MgAlCe复合金属氧化物用于羰基硫的脱除

发布时间：2017-10-01 10:12

  本文关键词：MgAlCe复合金属氧化物用于羰基硫的脱除

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【摘要】：黄磷尾气中的CO可作为一碳化工的原料气,而COS是一种会对CO的利用产生不可逆的不利影响,因此有必要对其进行脱除。本研究选择催化水解方法脱除黄磷尾气中的COS。以MgAlCe类水滑石为前驱物,制备MgAlCe复合金属氧化物催化剂。用于脱除黄磷尾气中的COS,阐述了MgAlCe复合氧化物的制备过程,包括金属配比,pH,焙烧温度等制备条件筛选。对在最佳条件下所制备的催化剂进行活性评价,发现：在低浓度COS下,MgAlCe催化剂对COS具有较高的催化效率和催化时间。但由于这是在理想状态下,即在99.99%的N2为载气下所进行的。因此,为了评价其在接近实际条件下,该催化剂对COS的催化效果,基于黄磷尾气中CO的含量大于85%,因此选择纯度为95%的CO作为载气对COS进行脱除,发现虽然其具有较高的催化活性,但此时催化效果并不能达到100%,即低于以N2为载气下对COS的催化效果,认为CO的存在对催化剂催化COS的活性有一定影响。进行了原位红外表征,对不同载气条件下的反应机理进行了说明。并在量子动力学环境,通过Material Studio软件下的Dmol3模块对催化剂与N2、催化剂与CO、催化剂与COS的吸附能进行计算,来说明实验中所出现的实验现象。在以类水滑石衍生复合氧化物为催化剂下与COS的催化水解反应的发生是由于离子偶极的结果。在N2条件下,由于N2为非极性物质,因此N2不与催化剂表面的活性物质发生作用,而COS为极性物质,所以,在N2为载气条件下,以类水滑石衍生复合氧化物为催化剂与COS的催化水解发生的瞬时反应,即COS立即作用在了催化剂表面并发生了作用。而在CO为载气条件下,因为CO也是极性物质,虽然CO的偶极矩明显小于COS的偶极矩,但由于是在CO为载气氛围,因此CO的数量明显大于COS的数量,因此,CO立刻占据了催化剂表面的活性位点,但由于CO与催化剂表面活性组分发生的是可逆反应,因此,COS与CO分布均匀时,COS开始占据催化剂表面的部分活性位点。这与理论计算结果相符合。因此实验中出现了,当在以CO为载气条件下,发生了非瞬时反应,并且COS的脱除效果也相应的受到影响。再次,通过原位红外表征后,发现在不同载气条件下具有不同的反应通道,从而出现不同的催化水解效果。理论计算的吸附结果也表明CO与催化剂表面活性之间的吸附能明显大于COS与催化剂表面活性之间的吸附能,但由于是在CO为载气条件下,CO的数量明显大于COS的数量,而CO与催化剂表面的活性组分发生的是可逆反应,因此,尽管CO气氛下,CO的数量大于COS的数量,但最终COS会占据催化剂表面的部分活性位点。因此,实验中出现,在N2为载气条件下,以类水滑石的衍生复合氧化物催化水解COS发生的是瞬时反应,而在CO为载气条件下,发生了非瞬时反应,并且此时催化剂的催化水解效果也相应的降低。实验表征和理论计算解释了实验结果中所出现的实验现象。本研究系统的研究了用MgAlCe复合金属氧化物脱除黄磷尾气中的COS,并分别在不同载气条件下通过实验与理论结合对催化剂进行了活性评价,为更有效的脱除黄磷尾气中的COS提供参考。
【关键词】：类水滑石衍生复合氧化物 羰基硫 载气 机理
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X781
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 引言12-16
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 主要研究内容和方法13-14
• 1.3 课题研究的创新点14-16
• 第二章 文献综述16-24
• 2.1 羰基硫来源、危害及性质16
• 2.2 催化水解脱除羰基硫技术及类水滑石制备方法16-18
• 2.3 理论计算知识及其在脱硫方面的应用18-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 实验设计与研究方法24-32
• 3.1 实验技术路线图24-26
• 3.2 实验仪器及药品26-27
• 3.3 催化剂制备及活性评价27-29
• 3.3.1 催化剂制备27-28
• 3.3.2 催化剂活性评价28-29
• 3.4 催化剂表征29-32
• 第四章 催化剂制备条件及工艺条件的筛选32-50
• 4.1 不同金属配比对COS催化水解活性的影响32-35
• 4.2 pH对COS催化水解活性的影响35-38
• 4.3 水热温度对COS催化水解活性的影响38-40
• 4.4 焙烧温度对COS催化水解活性的影响40-45
• 4.5 实验工艺条件的影响45-49
• 4.5.1 相对湿度对COS催化水解活性的影响45-46
• 4.5.2 反应温度对COS催化水解活性的影响46-47
• 4.5.3 空速对COS催化水解活性的影响47-48
• 4.5.4 进口浓度对COS催化水解活性的影响48-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 不同载气条件下催化活性对比50-58
• 5.1 N_2与CO载气条件下催化剂的催化活性50-51
• 5.2 不同载气条件下催化活性差异解释51-55
• 5.3 本章小结55-58
• 第六章 吸附能大小的理论计算58-62
• 6.1 不同载气条件下反应通道描述以及吸附能计算58-60
• 6.2 不同载气条件下吸附能的计算60-61
• 6.3 本章小结61-62
• 第七章 研究结论、创新点及建议62-66
• 7.1 研究结论62-63
• 7.2 研究创新点63-64
• 7.3 建议64-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-76
• 附录A 攻读硕士期间的研究成果76-78
• 附录B 攻读硕士期间获得的荣誉和奖励78-80
• 附录C 攻读硕士学位期间主持和参与的科研项目80

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本文编号：952861