负载型介孔氧化铝材料干法同时脱除硫化氢和磷化氢的研究

发布时间：2018-03-14 08:49

本文选题：介孔氧化铝　切入点：氧化铜　出处：《昆明理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：云南省的黄磷生产企业较多,在生产过程中产生大量的黄磷尾气,而黄磷尾气中所含的大量CO气体(85%～95%),是一炭(C1)化工重要的原料气。但由于黄磷尾气中含有一些杂质气体,如:H2S(800～1100mg/m3),PH3(750～1200mg/m3),HCN(100～350mg/m3),COS(700～1000mg/m3)等等。所以无法将黄磷尾气直接作为C1的原料气。因为这些杂质会使相关的催化剂中毒而失去活性,从而影响生产。因此,脱除黄磷尾气中的杂质气体是实现其资源化利用的关键一步。目前,国内外尚未对黄磷尾气中H2S和PH3的同时脱除进行较为系统和深入的研究。针对上述问题,根据黄磷尾气的特征,本研究采用有一定选择性吸附能力的介孔氧化铝作为载体材料,通过负载活性组分实现同时净化黄磷尾气中H2S和PH3的目的。本文主要包含两个研究方面:负载型介孔氧化铝材料的制备及活性评价;负载型介孔氧化铝材料的表征分析和反应机理分析。本课题以介孔氧化铝为载体,采用蒸发诱导自组装法制备负载型材料。主要考察了市售活性氧化铝(SS-Al2O3)和介孔氧化铝(MP-Al2O3)同时脱除H2S和pH3的性能、一元金属活性组分的种类和含量、二元金属活性组分的含量。通过H2S和PH3两种气体100%转化率维持的时间、硫容和磷容来评价材料的活性。同时,通过 BET、XRD、SEM、FE-SEM、TEM、H2-TPR、XPS、in suit IR 等表征技术分析材料的物理和化学性质,并推理分析相关的反应机理。主要的研究内容和结论如下:由活性评价实验结果得到以下结论,MP-Al2O3的性能好于SS-Al2O3;一元金属活性组分金属Cu含量为60%(即12mmol)时,制备的材料同时脱除H2S和PH3的性能最佳,相应的100%00%转化率维持的时间分别为230min和135min,硫容和磷容分别为6.70mol H2S/g和6.53mol PH3/g;二元金属活性组分Ce含量为0.6%(即0.12mmol),制备的材料同时脱除H2S和PH3的性能最佳,相应的100%00%转化率维持的时间分别为435min和345min,硫容和磷容分别为9.12mol S/g 和 8.09mol P/g。由表征结果得到以下结论,由BET和SEM/TEM和XRD的分析结果可知,介孔氧化铝载体及其负载型材料均属于介孔材料。其中,载体介孔氧化铝比表面积和总孔容最大,负载一元金属活性组分的材料的比表面积等物理性质会随着Cu含量的增加而降低,结合活性评价实验结果可知所制备的材料主要依靠活性组分来催化氧化H2S和PH3。此外,少量的CeO2能够调整CuO的晶体粒径。同时,这种作用能够在一定程度上改善负载二元金属活性组分的材料的比表面积等相关参数,但是这并不是其能明显提升材料性能的主要原因。由H2-TPR的分析结果可知Ce02的存在能够降低CuO发生还原反应的温度,表明两种活性组分之间存在相互作用,相关文献报道指出,铜离子渗入到二氧化铈的晶格中,从而增加了二氧化铈的储氧能力,并由此提升了材料的活性。由XPS和in suit IR可得到相关的反应机理:在载体介孔氧化铝材料上只会发生PH3的氧化反应生成P2O5。负载一元金属活性组分CuO之后,H2S会与CuO反应生成CuS和H2O,同时P2O5与H20进一步反应生成(PO3)33-。负载二元金属活性组分Ce02之后,(P03)33-会进一步形成PO43-。
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【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X781

【参考文献】