玻璃纖維負載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)性有機物）氣體排放一直是社會各界十分關注的問題。隨著國內外大氣環(huán)境形勢越來越嚴峻，中國作為世界紡織大國，其大氣VOCs排放問題亟待解決。在本項課題中，筆者將Ce和Mn的混合氧化物負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行深入分析，通過溶解性試驗以及沸點試驗對滌棉熱定型廢氣油樣進行了初步分析，在此基礎上，使用紅外光譜分析其具體成分，最后通過環(huán)己烷萃取-紫外分光光度計法測出廢氣濃度。選用耐高溫的

2、無機濾料—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行改性實驗，使其能夠達到最好的負載效果。應用響應曲面法對玻璃纖維布的預處理以及催化劑制備條件進行實驗設計，從理論分析上找出最優(yōu)的預處理條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性能進行了系統(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，并進一步研究了O2、

3、空速在催化燃燒反應中的作用。通過SEM、BET、XPS、XRD物理化學表征手段，對催化劑進行表征分析，從反應機理角度分析實驗結果。
　　試驗結果表明：（1）滌棉熱定型廢氣油樣能溶解于環(huán)己烷，油分以高沸點物質為主，沸點在200℃及以上的物質占總油量的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100%，標準油樣標準曲線為y=0.02223x-0.01153，R2=0.9992，

4、樣品質量-廢氣濃度標準曲線為y=2.6091x-0.07075，R2=0.9886，均高度相關。
　　（2）玻璃纖維預處理試驗中，三個因素對于滌棉染整廢氣脫除率的影響次序：溫度>鹽酸濃度>時間，玻璃纖維預處理存在最優(yōu)條件， Y(脫除率)的最大預測值為89.13%，此時三個因素水平分別為：對應的取值為：溫度49℃，預處理時間31min，鹽酸濃度2mol·L-1。在催化劑制備條件優(yōu)化試驗中，四個因素對催化劑制備的影響排序：浸漬時間>煅

5、燒溫度>浸漬溫度>煅燒時間。催化劑制備條件回歸模型存在穩(wěn)定點，Y(染整定型廢氣脫除率)的最大預測值為87.91%，此時四個因素水平以及對應的取值分別為：煅燒溫度為226℃，煅燒時間為4h，浸漬時間為3d，浸漬溫度為53℃。
　?。?）當Ce/Mn摩爾比為1:5（摩爾比）時，催化劑活性最優(yōu)。在O2濃度低于6%時，O2對反應有著極大的影響，是反應的主要控制因素；但當O2濃度高于6%后，O2濃度的影響較小。當空速分別為20000h-1，

6、30000h-1，40000h-1時，滌棉廢氣的脫除率分別為93.2%、91.6%、88.7%，當空速高于40000h-1時，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構有著一定的關系，金屬氧化物CeO2和MnOx的負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