论文部分内容阅读
本文采用催化湿式氧化技术(CWAO)对模拟DMF废水进行降解，研究内容如下: 采用沉淀法制备CeO2、ZrO2和溶胶凝胶法制备TiO2作为载体，催化剂制备采用等体积浸渍法分别负载贵金属Ru、Pt、Ir，筛选得到最佳单一活性组分为Ru，最佳单一载体为CeO2。采用Zr和Ti对载体CeO2进行改性，制备一系列不同摩尔比的复合氧化物CeZrO和CeTiO，采用等体积浸渍法制备负载型催化剂Ru/CeZrO，Ru/CeTiO，最终筛选得出Ce/Zr=7/3（摩尔比）时，3wt％Ru/CeZrO为最佳催化剂，可以达到99％以上的DMF转化率，97％以上的COD去除率。与5wt％Ru/CeO2相比不仅提高了反应活性，而且降低了贵金属用量。选用最佳催化剂3wt％Ru/CeZrO作为研究对象，对反应条件进行优化，得到最佳工艺条件为:反应温度180℃，反应压力2.5MPa，溶液初始pH=7，转速为800rpm，DMF浓度为1g/L，催化剂为2g/L。 对3wt％Ru/CeZrO催化剂采用N2吸脱附、XRD、H2-TPR、XPS、TEM、ICP、TG等技术手段进行表征。研究结果表明，掺杂Zr到CeO2晶格中可以显著提高载体的比表面积，改性铈基催化剂物相结构仍保持CeO2立方萤石结构，表明形成铈锆固溶体，负载贵金属后无其他晶相出现，活性组分分散均匀，改性CeZrO载体与贵金属Ru之间有更强的相互作用，耗氢量计算表明，3wt％Ru/CeZrO催化剂表面有更多的氧物种，有很强的O转移能力;同时，3wt％Ru/CeZrO有含量最高的表面活性氧物种以及金属状态的Ru，这是催化剂表现出高活性的原因;此外，反应前后催化剂形貌并未发生明显变化，无明显烧结现象发生，ICP结果表明没有Ru活性组分流失，说明所制得催化剂具有很好的稳定性。 采用高效液相色谱和离子色谱对中间产物进行测定，比较3wt％Ru/CeO2和3wt％Ru/CeZrO催化剂中间产物的不同，并以3wt％Ru/CeZrO催化剂为基准，建立了DMF催化降解的反应路径，为后续催化剂研究奠定基础，对催化剂进行了稳定性评价，并讨论了催化剂失活原因及活性再生方法。