废水催化湿式氧化中铜基催化剂的研究

Abstract

对含有生物毒性和难生物降解有机物的工业废水，催化湿式氧化是一种非常有效的处理方式。近几十年来人们一直对造价便宜的非贵金属催化剂进行研究，试图应用于催化湿式氧化，虽然非贵金属催化剂活性较高，但其活性组分在反应中的流失一直无法避免，导致不能在工业上实际应用。本论文就是着眼于解决非贵金属催化剂中活性组分，主要是铜的流失开展了研究工作。在本研究工作中，合成了Cu-Al-Zn类水滑石结构的催化剂前驱体，并焙烧得到了催化剂。我们还在此催化剂体系中添加少量的稀土元素，以提高其催化活性，对多种典型的模拟污染物的岭化降解进行实验，优化了反应条件，并对反应动力学进行初步的研究。我们实验中发现此催化剂不仅有较好的催化活性，还首次发现由Cu-Al-Zn类水滑石结构的催化剂前驱体焙烧得到的催化剂其活性组分铜的流失得到了控制。通过对催化剂及其前驱体的结构的鉴定，对此种催化剂活性组分不容易流失的原因进行了理论的解释。在控制催化剂活性组分流失上，首次提出从改进催化剂前驱体的组成和结构出发来改进催化剂，抑制活性组分的流失，提高催化剂的稳定性，并给出了初步的理论分析和计算。在后续的工作中，我们对催化剂活性组分铜流失的原因进行了研究。发现催化剂活性组分的流失不仅和催化剂的结构有关，反应温度、反应物和PH值等反应条件有关，并提出了相应的初步解决方案