镍多金属负载型催化剂的构建研究的综述

一、研究的目的与意义

据环保部统计资料显示,截至2014年底,我国机动车保有量达2.64亿辆,其中汽车1.54亿辆,机动车驾驶人突破3亿人。公安部交管局有关负责人介绍,随着经济社会持续快速发展,群众购车刚性需求旺盛,我国汽车保有量将继续呈快速增长趋势。然而随着汽车的普及,废旧轮胎等垃圾也逐渐增多。有消息称,我国轮胎产量已连续10年居世界前列,每年产生的废旧轮胎也是全球第一。业内人士预测,中国废橡胶和废旧轮胎的生成量会越来越多,据不完全统计,在2013年,中国废旧轮胎产生量已经达到2.99亿条,重量达到1080万吨并以每年约8%-10%的速度在增长。

一方面是与日俱增庞大的轮胎产量数据,另一方面却是令多地头疼的废旧轮胎安全事故及污染问题。近年来,由废旧轮胎引发的安全事故屡见报端,废旧轮胎长期大量堆积,极易引起火灾,并容易造成二次污染。可想而知,位居轮胎保有量世界前列的中国,废旧轮胎存在的隐患不言而喻,科学有效处置废旧轮胎成了近年业内探讨的热门命题。

近年来,随着轮胎的污染问题变得日渐突出,人们对废旧轮胎造成的“黑色污染”关注度也逐渐增加。据了解,轮胎除了在生产过程中产生废气、废水等污染外,其数量的急剧增加正对地球造成严重的“黑色污染”,给环境保护带来很大挑战。

据专业人士介绍,废旧轮胎是一种需要占用大量环境空间的废物,并且难以压缩、收集和消除。鉴于旧轮胎分解所需时间的不确定,因此它们不具有生物降解性,而且其成分包括一些危险元素,如铅、铬、镉和其他重金属,若处置和管理不当,会对人体健康和环境造成威胁。

另外,越积越多的废旧轮胎长期露天堆放,不仅会占用大量土地资源,而且极易滋生蚊虫传播疾病,严重恶化自然环境,并可能引发火灾,威胁人们的生命及财产安全。在一些地区,废旧轮胎被用作燃料,严重的污染使周围寸草不生。由于其构造和成分的特殊性,露天堆放的废旧轮胎一旦燃起便很难控制和扑灭,并且会产生大量烟雾和有毒污染物,严重污染环境和威胁人体健康。例如1990年发生在加拿大安大略湖的黑格斯维尔火灾,持续长达17小时,有1260万条轮胎被烧,1700人被疏散,大量油类物质渗入土壤,附近的河流也被多环芳烃污染,造成的损失难以估量。

本课题基于分析乘用车废轮胎挥发分的组成及其造成催化剂失活的原因，提出镍多金属负载多级孔分子筛，制备得到高稳定性和高活性的多金属负载型催化剂，能够有效提质催化热解乘用车废轮胎热解油，为解决废弃轮胎问题和生产高品质乘用车废轮胎热解油提供新方法和新思路。

通过沉淀浸渍法两种方法制备镍多金属负载型催化剂，并用XRD、BET、SEM等分析技术对其进行表征，以获得其催化活性组分在载体表面的分散状况、比表面积和孔径分布和金属/金属氧化物纳米粒子在载体表面的分散情况等。进一步通过py-GCMS考察其催化活性。开发一种性能好、适宜于工业化生产的新型催化剂无论是对资源的合理化利用、保护环境、降低经济成本都有着重要的意义。（1）社会上：进入21世纪以来，随着矿石资源的的不断开采，世界资源储量不断减少，可再生能源的利用和发展变得尤为重要。每年都会产生很多废弃的轮胎，重新利用可以缓解废弃物的占地问题，还能一定方面的发展社会经济。因此，合理利用生物质能源对于缓解能源压力具有极其重要的意义。（2）经济上：我国用车量大，废弃轮胎资源丰富；其次，采用合适的技术，提高热解油的品质，从而获取更大的利益。（3）学术上：从学术上看，利用剩用轮胎来热解产生热解油的工艺对于我国的燃烧环保，废料加工等工艺都是有很深远的影响。总的来说，开发新型催化剂，对于减少资源浪费，缓解能源短缺，降低能源燃烧的污染等具有重大的意义。