Pd基催化剂对水中氯代污染物的脱氯研究

发布时间：2017-05-01 04:06

  本文关键词：Pd基催化剂对水中氯代污染物的脱氯研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：饮用水中消毒副产物的高效去除是近年来环境工程领域研究的热点问题之一,其中污染最为严重的是氯代有机物,采用催化加氢活化C-Cl键被认识是最高效的去除方式之一。甲酸作为化学储氢的模型化合物,具有副产物少,目标产物选择性高,清洁,稳定,易于工业应用等优点。Pd基催化剂是对于废水处理方法中最有效的催化剂。所以本文采用甲酸作为氢源,Pd/MCM-41及Pd-Au/Al2O3为催化剂,实现对三氯乙烯(TCE)的氢转移还原脱氯。采用浸渍法,将氯金酸和氯钯酸浸渍到载体上,制备了不同组成的Pd基催化剂(Pd/MCM-41和Pd-Au/Al2O3催化剂)。采用顶空与气相色谱联用技术,考察了Pd的负载量、Au含量、反应温度、催化剂的初始浓度、甲酸的浓度,以及TCE初始浓度对TCE脱氯反应效率的影响。并采用酸碱滴定的方式,考察了反应条件对甲酸反应速率的影响。通过活性测试筛选出Pd及Pd-Au催化剂的最优载体分别为介孔的MCM-41以及Al2O3,通过对不同Pd负载量(0.5~3wt%)催化剂及Au负载量(0.5~10 wt%)进行活性测试,筛选出Pd和Au最优负载量均为1.5wt%。对反应的影响因素(如反应温度、催化剂初始浓度、TCE初始浓度及甲酸初始浓度)进行了考察,得到了最优反应条件。常温下,对于相同浓度的TCE,1.5wt%Pd/Al2O3可0.5 h内达100%的降解率,对于1.5wt%Pd-1.5wt%Au/Al2O3,10 min之内便可以达到98.3%的转换率。实验结果表明,升高温度加速反应的进行;增加甲酸浓度促进TCE的降解,但是对于甲酸来说有抑制作用;增加催化剂浓度对甲酸和TCE降解均有促进作用;增加TCE初始浓度会抑制甲酸和TCE的反应速率。催化剂表征结果表明,对于不同Pd负载量的Pd/MCM-41,TOF随着Pd负载量的增大逐渐增大,但是当Pd负载量大于1.5wt%时,其TOF值变化并不大。由Pd/MCM-41的XRD可知,随着Pd负载量的增大,其衍射峰强度逐渐增大;由其TEM可知,随着Pd含量的增大,其粒径分布有所不同。当Pd负载量为1.5wt%时,Pd的粒径小于5 nm;在Pd-Au/Al2O3的XRD中,并不存在Pd和Au的衍射峰,可以推测Pd和Au的粒径均小于5 nm。即其催化剂的比表面积较大,TCE和甲酸吸附其表面,更易解离出氢,易于反应的进行,大大增大了催化活性。
【关键词】：三氯乙烯 甲酸 Pd基催化剂 氯代污染物 加氢脱氯
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O643.36;R123.6
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 三氯乙烯的理化性质及污染现状11
• 1.2.1 三氯乙烯的理化性质11
• 1.2.2 三氯乙烯的污染现状11
• 1.3 降解方法11-18
• 1.3.1 氧化法12-14
• 1.3.2 还原法14-18
• 1.4 Pd基催化剂18-21
• 1.4.1 Pd基催化剂的催化方式19-20
• 1.4.2 载体的影响20-21
• 1.5 催化氢转移体系21-22
• 1.6 本文思路及主要研究内容22-23
• 第2章 实验方法23-28
• 2.1 催化剂的制备23-24
• 2.1.1 前驱体的制备23
• 2.1.2 催化剂的制备23
• 2.1.3 催化剂的活化23-24
• 2.2 实验仪器设备及药品24-25
• 2.2.1 实验仪器设备24
• 2.2.2 化学药品24-25
• 2.3 催化剂的活性测评25-26
• 2.3.1 反应器的搭建25
• 2.3.2 活性测试方法25
• 2.3.3 TCE分析方法25-26
• 2.3.4 甲酸的分析方法26
• 2.4 催化剂的表征26-28
• 2.4.1 X-射线衍射（XRD）26
• 2.4.2 透射电子显微镜（TEM）26-28
• 第3章 负载型单金属Pd催化剂的活性考察28-38
• 3.1 载体的选择28-29
• 3.2 Pd负载量的优化29-31
• 3.3 甲酸的浓度对反应速率的影响31-32
• 3.4 催化剂浓度对反应速率的影响32-33
• 3.5 TCE浓度对反应速率的影响33-35
• 3.6 催化剂的表征35-37
• 3.6.1 XRD35
• 3.6.2 TEM35-37
• 3.7 本章小结37-38
• 第4章 负载型Pd-Au双金属催化剂活性考察38-46
• 4.1 载体的筛选38-39
• 4.2 金负载量对反应活性的影响39-40
• 4.3 温度对反应速率的影响40-41
• 4.4 甲酸初始浓度对反应速率的影响41-42
• 4.5 催化剂浓度对反应速率的影响42-43
• 4.6 1.5%Pd-1.5%Au/Al2O3催化剂的表征43-44
• 4.6.1 X射线衍射（XRD）43-44
• 4.6.2 TEM图像44
• 4.7 本章小结44-46
• 总结46-47
• 参考文献47-51
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文51-53
• 致谢53

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