釕催化高錳酸鉀氧化苯胺的效能及機理研究.pdf

1、苯胺是一種常見的化工原料,在聚氨酯(MDI),橡膠,染料,醫(yī)藥,農(nóng)藥等工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用,伴隨大量的苯胺消耗,環(huán)境中苯胺污染物也日益增多。自然環(huán)境中的苯胺是一種液體,在水中具有較大的溶解性,這種特性使其易于進入環(huán)境水體,通過各種水源對生境以及人類的健康構(gòu)成威脅。因此需要一種經(jīng)濟、安全、高效的方法來去除水環(huán)境中的苯胺。高錳酸鉀是一種綠色安全經(jīng)濟的氧化藥劑,適用范圍廣泛,但其在水環(huán)境微污染有機物的去除方面表現(xiàn)略顯式微,因此亟待發(fā)展高錳酸鉀催

2、化技術(shù)來提高高錳酸鉀的除污染能力。釕是合成氨工業(yè)中常用的貴金屬催化劑,近些年在催化濕式空氣氧化反應(yīng)過程中表現(xiàn)優(yōu)異,但其在高錳酸鉀氧化體系中的研究則寥寥,尤其是中性條件下的應(yīng)用,因此本研究將在中性條件下高錳酸鉀氧化苯胺的體系引入釕作為催化劑,系統(tǒng)研究了釕催化高錳酸鉀氧化苯胺的反應(yīng)動力學(xué)和機理。
　　釕的加入可以大大提高高錳酸鉀氧化體系中苯胺的轉(zhuǎn)化率,其反應(yīng)速率可提高數(shù)倍;中性條件下的催化條件體系中,認為同時存在催化和非催化兩種反應(yīng)路

3、徑,總動力學(xué)方程可以寫為:dc/dt=Kn[KMnO4][Aniline]+Kc[KMnO4]0.5[Aniline][Ru(III)]。熱力學(xué)的研究結(jié)果表明,隨著溫度從283.15K升高到313.15K,反應(yīng)速率和苯胺的轉(zhuǎn)化率亦隨之升高,兩種體系下的表觀熱力學(xué)常數(shù)均為負值,即苯胺分子在氧化過程中發(fā)生了鍵合,該反應(yīng)可能為一個結(jié)合反應(yīng);這一結(jié)果在機理分析的研究中得到證明,TOC分析結(jié)果表明在該過程中,苯胺不能實現(xiàn)礦化,其氧化產(chǎn)物經(jīng)GC-M

4、S檢測后證實為偶氮苯,并且這是唯一的氧化產(chǎn)物。除此之外,pH對兩種體系的影響效果均十分顯著。隨著pH的升高(4～9),反應(yīng)的二級速率可以降低200倍左右,對比兩種體系中的反應(yīng)速率,該數(shù)值表明在實驗考察范圍內(nèi),隨著pH值的升高,催化效果亦隨之增長,該現(xiàn)象主要由于pH會苯胺分子的存在形態(tài),從而改變總反應(yīng)速率。
　　均相催化氧化過程中存在二次污染以及運行費用較高的問題,因此,以活性氧化鋁作為載體,將具有催化活性的釕負載固化,并對其進行了