玻璃纖維負(fù)載Ce-Mn催化燃燒滌棉熱定型廢氣的性能研究.pdf

1、工業(yè)VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）氣體排放一直是社會各界十分關(guān)注的問題。隨著國內(nèi)外大氣環(huán)境形勢越來越嚴(yán)峻，中國作為世界紡織大國，其大氣VOCs排放問題亟待解決。在本項(xiàng)課題中，筆者將Ce和Mn的混合氧化物負(fù)載于玻璃纖維上用于催化燃燒滌棉染整廢氣。對紡織廠中的滌棉染整廢氣進(jìn)行深入分析，通過溶解性試驗(yàn)以及沸點(diǎn)試驗(yàn)對滌棉熱定型廢氣油樣進(jìn)行了初步分析，在此基礎(chǔ)上，使用紅外光譜分析其具體成分，最后通過環(huán)己烷萃取-紫外分光光度計(jì)法測出廢氣濃度。選用耐高溫的

2、無機(jī)濾料—玻璃纖維（glass fiber, GF）作為催化劑載體，并對不具備催化劑載體性能的玻璃纖維進(jìn)行改性實(shí)驗(yàn)，使其能夠達(dá)到最好的負(fù)載效果。應(yīng)用響應(yīng)曲面法對玻璃纖維布的預(yù)處理以及催化劑制備條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從理論分析上找出最優(yōu)的預(yù)處理?xiàng)l件和催化劑制備條件。對Ce-Mn/GF(x)系列催化劑催化燃燒滌棉染整定型廢氣的反應(yīng)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，考察了Ce與Mn的摩爾比對催化劑活性的影響。從而篩選出Ce/Mn摩爾最優(yōu)比，并進(jìn)一步研究了O2、

3、空速在催化燃燒反應(yīng)中的作用。通過SEM、BET、XPS、XRD物理化學(xué)表征手段，對催化劑進(jìn)行表征分析，從反應(yīng)機(jī)理角度分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）滌棉熱定型廢氣油樣能溶解于環(huán)己烷，油分以高沸點(diǎn)物質(zhì)為主，沸點(diǎn)在200℃及以上的物質(zhì)占總油量的88.22％，滌棉熱定型廢氣主要是由萘烷以及烷烴組成，萘烷含量要稍高于烷烴含量。環(huán)己烷二次萃取率高達(dá)100%，標(biāo)準(zhǔn)油樣標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.02223x-0.01153，R2=0.9992，

4、樣品質(zhì)量-廢氣濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=2.6091x-0.07075，R2=0.9886，均高度相關(guān)。
　?。?）玻璃纖維預(yù)處理試驗(yàn)中，三個(gè)因素對于滌棉染整廢氣脫除率的影響次序：溫度>鹽酸濃度>時(shí)間，玻璃纖維預(yù)處理存在最優(yōu)條件， Y(脫除率)的最大預(yù)測值為89.13%，此時(shí)三個(gè)因素水平分別為：對應(yīng)的取值為：溫度49℃，預(yù)處理時(shí)間31min，鹽酸濃度2mol·L-1。在催化劑制備條件優(yōu)化試驗(yàn)中，四個(gè)因素對催化劑制備的影響排序：浸漬時(shí)間>煅

5、燒溫度>浸漬溫度>煅燒時(shí)間。催化劑制備條件回歸模型存在穩(wěn)定點(diǎn)，Y(染整定型廢氣脫除率)的最大預(yù)測值為87.91%，此時(shí)四個(gè)因素水平以及對應(yīng)的取值分別為：煅燒溫度為226℃，煅燒時(shí)間為4h，浸漬時(shí)間為3d，浸漬溫度為53℃。
　　（3）當(dāng)Ce/Mn摩爾比為1:5（摩爾比）時(shí)，催化劑活性最優(yōu)。在O2濃度低于6%時(shí)，O2對反應(yīng)有著極大的影響，是反應(yīng)的主要控制因素；但當(dāng)O2濃度高于6%后，O2濃度的影響較小。當(dāng)空速分別為20000h-1，

6、30000h-1，40000h-1時(shí)，滌棉廢氣的脫除率分別為93.2%、91.6%、88.7%，當(dāng)空速高于40000h-1時(shí)，滌棉熱定型廢氣脫除率顯著下降。催化劑的活性與其比表面積和孔結(jié)構(gòu)有著一定的關(guān)系，金屬氧化物CeO2和MnOx的負(fù)載量對催化劑比表面積有影響，而對于該系列催化劑，Ce在一定范圍內(nèi)的增加是可以增大催化劑的比表面積，Ce/Mn摩爾比值控制在1：5最為合適；Ce-Mn/GF（x）系列催化劑（x≠0），Mn以Mn4+狀態(tài)存在