活性白土催化劑的制備與表征及其在松節(jié)油歧化反應(yīng)中的應(yīng)用.pdf

1、以廣西寧明鈣基膨潤土為原料制備了活性白土催化劑，研究了其在松節(jié)油歧化反應(yīng)制備對(duì)傘花烴中的應(yīng)用，尋找活性白土催化劑的最佳制備工藝以及松節(jié)油歧化反應(yīng)的最優(yōu)條件，對(duì)催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和表面性能進(jìn)行了表征，考察活性白土在空氣和氬氣中的熱分解過程，建立了其熱分解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。主要研究內(nèi)容如下：
　　 采用濕法工藝對(duì)膨潤土進(jìn)行酸改性，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交設(shè)計(jì)法考察了酸種類、液固比、酸濃度、活化溫度、活化時(shí)間、攪拌轉(zhuǎn)速及烘干溫度對(duì)活性白土催化

2、活性的影響，獲得了催化劑的最佳制備條件為：液固比4.5：1，酸濃度20％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），活化溫度358 K，攪拌轉(zhuǎn)速150 r·min-1，活化時(shí)間5h，烘干溫度323 K。
　　 采用氮?dú)馕矫摳?、XRD、IR、吡啶-IR、電位滴定、SEM-EDS和粒度分析等測(cè)試手段對(duì)所制得的活性白土催化劑進(jìn)行了表征。比表面分析表明，改性后膨潤土的比表面積增大了2.1倍，孔容和孔徑結(jié)構(gòu)有所改善，存在平行板壁的狹縫形孔；XRD分析表明，原土是典型

3、的鈣基蒙脫石，經(jīng)酸改性后層間距沒有明顯變化，但表明膨潤土的結(jié)晶度下降；FTIR結(jié)果顯示，膨潤土經(jīng)酸改性后，3620 cm-1的Al-O-H的伸縮振動(dòng)吸收峰基本消失，說明酸改性較徹底；吡啶-IR分析發(fā)現(xiàn)活性白土同時(shí)存在L酸和B酸；電位滴定知酸改性后膨潤土酸量增加；SEM分析膨潤土顆粒結(jié)構(gòu)為較致密的片狀板層堆積成的團(tuán)狀，活性白土的表層片狀邊緣呈現(xiàn)微卷邊結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更為疏松，經(jīng)酸處理后膨潤土平均粒徑變??；EDS半定量分析說明改性后膨潤土層間陽離

4、子減少；粒度分布測(cè)定顯示，酸改性后膨潤土的粒度分布在0.058～0.712μm，酸改性前后粒度變化不大。
　　 在空氣和氬氣氣氛中考察了活性白土的熱分解過程，發(fā)現(xiàn)活性白土在兩種氣氛中均為三個(gè)失重過程，分別釋出表面吸附水、層間吸附水及結(jié)晶水。采用Kissinger法和Coats-Redfern法對(duì)活性白土非等溫?zé)岱纸膺^程進(jìn)行研究，計(jì)算出活性白土三個(gè)失重過程的的活化能E分別為114.62 kJ·mol-1、215.30 kJ·mol

5、-1和275.03 kJ·mol-1，指前因子lnA分別為37.29、35.06和33.53。建立了活性白土在空氣氣氛中的熱分解動(dòng)力學(xué)模型，確定活性白土第一失重階段熱分解機(jī)理為積分式G（α）=[ln（1-α）]3，微分式f（α）=1/3（1-α）[-ln（1-α）]-2，反應(yīng)為隨機(jī)成核和隨后生長控制；第二階段失重符合Avrami-Erofeev方程n=4的隨機(jī)成核和隨后生長屬于成核生長控制，積分式為G（α）=[-ln（1-α）]4，微分

6、式為f（α）=1/4（1-α）[-ln（1-α）]-3；第三階段脫水機(jī)理為Avrami-Erofeev方程n=2的隨機(jī)成核和隨后生長，機(jī)理函數(shù)的積分式為G（α）=[-ln（1-α）]2，微分式為f（α）=1/2（1-α）[-ln（1-α）]-1。
　　 對(duì)活性白土催化松節(jié)油的歧化反應(yīng)進(jìn)行了研究，采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交設(shè)計(jì)法考察了反應(yīng)溫度、催化劑用量、反應(yīng)時(shí)間和攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)松節(jié)油制備對(duì)傘花烴反應(yīng)的影響，確定了最佳的反應(yīng)條件為：催化劑用

7、量為4％（以松節(jié)油重量計(jì)），反應(yīng)溫度443 K，反應(yīng)時(shí)間攪拌3h，攪拌轉(zhuǎn)速300 r·min-1，N2為保護(hù)氣。采用FT-IR和GC-MS對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了分析鑒定，GC-MS分析共分離出44個(gè)峰，其中主要產(chǎn)物為對(duì)傘花烴和3-對(duì)孟烯，相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為56.57％和10.46％；松節(jié)油主要成分蒎烯的轉(zhuǎn)化率為100％，對(duì)傘花烴收率為62.78％。FT-IR分析也表明蒎烯已完全反應(yīng)，主要生成對(duì)傘花烴。探討了活性白土催化松節(jié)油的反應(yīng)機(jī)理，推斷雙