亚/超临界水中非均相催化还原脱氯氯苯的研究

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随着有机氯化合物生产和使用量越来越大,其通过多种途径进入水环境领域成为持久性难降解污染物,还原脱氯是降低有机氯化合物毒性、减小其危害的有效方法,但普通条件下的还原脱氯存在处理效率低、周期长等缺点。亚/超临界水作为一种环境友好反应介质在处理难降解污染物方面表现出独特的优势。基于上述,提出有机氯化合物在亚/超临界水中的非均相催化还原脱氯研究,以芳香类有机氯化合物结构单元的氯苯作为典型代表,研究其在亚/超临界水中的还原脱氯,总结亚/超临界水中芳香类有机氯化合物非均相催化还原脱氯反应的特性。   实验自行设计一套连续式超临界水反应装置,并委托美国超临界流体技术公司加工制造,该装置由进料系统、预热系统、反应系统、冷却降压系统、气液分离系统和控制系统组成。反应器釜体容积为250 mL,反应温度从室温到500℃,压力为0~31MPa。反应器配有两根体积不同的空心圆柱作为填充柱,可通过向反应器内放置填充柱来改变釜体容积分别至115 mL、50 mL,以此提高实验装置的停留时间考察范围。   机械混合法是制备催化剂的最简单方法,拟以机械混合法制备催化剂,并明确催化剂各组分的作用,考察催化剂还原脱氯性能。以还原性金属粉(铁、铜、镍)与ZrO2经机械混合法制得催化剂,在亚临界水中进行氯苯的催化还原脱氯实验。实验发现,ZrO2对维持高温、高压流体环境中固体催化剂的外形具有重要作用,避免了固体催化剂在高温、高压流体环境中塌陷流失而可能引起的设备管路堵塞;催化剂中Zr4+-O2-路易斯酸碱对氯苯能够发生吸附提高金属活性组分的催化还原脱氯能力;在亚临界区域,随着温度的升高、停留时间的延长、压力的增大,三种催化剂对氯苯的脱氯率均增加;在同等条件下三种催化剂的还原脱氯顺序为Cu/ZrO2
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