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Ni-MnCeO2堇青石复合氧化物催化剂燃烧苯的性能研究毕业论文

 2022-06-04 23:06:33  

论文总字数:16721字

摘 要

本文主要研究了以堇青石为载体,Ni(NO 3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O和Mn(NO3)2溶液为原料,采用溶胶凝胶法制备负载型Ni-Mn/CeO2/堇青石复合氧化物催化剂。主要考察了Ni、Mn摩尔比、焙烧温度和焙烧时间对有机废气(VOCs)苯催化燃烧性能的影响。实验结果表明:Ni/Mn摩尔比为1时,在500℃下焙烧7h,Ni-Mn/CeO2/堇青石催化剂表现出最佳的催化燃烧性能,在300℃及体积空速为15000 h-1,苯的浓度为4.8g/ m3的条件下,催化转化率可达94.3%。

关键词:Ni–Mn/CeO2复合氧化物 VOCs 苯 催化燃烧 堇青石

Low-temperature catalytic combustion of benzene over Ni–Mn/CeO2/cordierite catalysts

Abstract

The catalysts were prepared using a Ni–Mn mixed oxide supported on cordierite coated with CeO2 by a sol–gel method, Ni(NO 3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2Oand Mn(NO3)2 is raw material.The effects of the molar ratio on Ni and Mn, calcinations temperature and calcinations time for the complete oxidation of benzene were investigated. The catalysts calcined at 500℃for 7 h with a Ni/Mn molar ratio of 1 exhibited the highest catalytic activity. When the concentration of benzene was 4.8g/m3 and the GHSV was 15,000 h-1, the conversion was 94.3% at 300℃.

Key Words: Ni–Mn/CeO2/cordierite catalysts ; VOCs ; Benzene ; Catalytic combustion;

Cordierite

目 录

摘 要 I

Abstract I

第一章 概述 1

1.1前言 1

1.2 VOC简介 1

1.2.1 VOCs定义 1

1.2.2 VOCs来源及种类 1

1.2.3 VOCs的危害 2

1.3 VOCs的控制技术 2

1.3.1 吸附 3

1.3.2 吸收法 3

1.3.3 光催化 4

1.3.5 等离子体技术 4

1.4 VOCs催化燃烧技术 5

1.4.1催化燃烧技术基本原理 5

1.4.2 催化燃烧技术特点 5

1.4.3 催化燃烧工艺流程图 6

1.5催化剂的研究进展 6

1.5.1催化剂介绍 7

1.5.2催化剂载体 8

1.5.3 催化剂制备方法 9

1.6 本文研究的主要内容 10

第二章 实验部分 11

2.1 实验仪器及化学试剂 11

2.1.1 实验仪器 11

2.1.2 化学试剂 11

2.2 催化剂制备 12

2.3 催化燃烧活性测试实验 12

2.4 常用简写和符号的说明 13

第三章 结果与讨论 14

3.1 Ni/Mn摩尔比对催化剂催化活性的影响 14

3.2焙烧温度对催化剂催化活性的影响 15

3.3焙烧时间对催化剂催化活性的影响 17

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 20

致谢 22

第一章 概述

1.1前言

Volatile Organic Compounds是指挥发性有机气体,简称VOCs,大气中存在的VOCs超标时就会使人和动物受到不同程度的伤害。现代工业例如化工行业,尤其是石油化工和精细化工、还有印刷、药品生产行业、电子元件制造等行业和汽车尾气排放等均释放出苯系物、醇、醛等VOCs。这些有毒有害气体能够引起温室效应等危害,这严重威胁着地球。同时,这些VOCs通常易燃易爆[1]且有异味和恶臭,对人类健康具有很大危害。

目前,净化VOCs的方法主要有:燃烧法、吸收法、生物降解等。其中催化燃烧最为常用,它的生成物是水和二氧化碳,且在低温下无焰燃烧,基本无二次污染现象发生,所以这种工艺具有应用价值与良好的市场,这也符合当前所倡导的“绿色环保”工艺。

1.2 VOC简介

1.2.1 VOCs定义

在常温时,若饱和蒸气压为70.91Pa以上,或者常压下,沸点低于260℃的挥发性有机化合物[2],则均为VOCs。从环境监测角度来讲,指烃类、含卤烃类、氧烃类、氮烃及硫烃类可以用FID检测器检测出的非甲烷烃类的统称。

1.2.2 VOCs来源及种类

生活中各行各业均会产生VOCs[3],例如化工行业,尤其是石油化工和精细化工、还有印刷、药品生产行业、电子元件制造等行业和汽车尾气排放等,在EPA名单中有50多种VOCs污染物危害甚大,是应首要控制排放的,目前有300余种VOCs己被明确检测出。

来自工业排放的VOCs[4]如下表所示

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