Fe负载污泥生物炭催化热解聚丙烯及产物特性

针对塑料成分复杂、热解产油组分不稳定和品质控制难的问题，本文以市政污泥为原料制备Fe负载污泥基生物炭催化剂，以聚丙烯塑料(PP)催化热解促进焦油裂解与合成气生产的试验路线开展研究，分析了PP热解产物中焦油的去除效果、富H₂合成气关键组分以及催化热解过程对污泥基生物炭表面特性的影响。结果显示FeCl₃浸渍比为5%(质量分数，以Fe计)制备的污泥基生物炭可显著促进PP催化热解产氢，1g塑料氢气产率达17.39mmol，分别高于未经Fe负载污泥生物炭催化对照组268.43%以及纯PP热解对照组2046.91%。催化热解过程强化了焦油裂解，焦油裂解率达29.65%。焦油组分中醇类物质相对占比下降，烯烃类与卤代酯类物质相对占比上升。同时，催化热解后污泥基生物炭表面出现特殊的薄层状孔隙结构，比表面积增至225.90m²/g。XPS分析发现污泥基生物炭表面的碳氧官能团结合碳、晶格氧以及羧基氧相对比例上升，证明在此Fe浸渍比例下出现了更多的活性位点。     

过渡金属对Pt/SiC催化剂上CO氧化性能的影响

以SiC为载体、Pt为活性组分、过渡金属Fe、Co和Ni为助剂,采用浸渍法制备CO氧化催化剂。考察浸渍方法、助剂及其负载量、空速和催化剂焙烧温度等对Pt/SiC催化剂性能的影响。结果表明,助剂的加入提高了活性组分Pt在载体表面的分散度,并产生一定的相互作用,从而提高了催化剂活性,其中,铁助剂的助催化效果较好。共浸渍法制备的催化剂的催化活性优于分步浸渍法,Pt-Fe/SiC催化剂制备中焙烧温度500 ℃时,催化剂活性较佳,适量Fe助剂的添加能够显著提高Pt/SiC催化剂的活性。     

磁性复合氧化物催化剂的制备及其催化木质素液化性能

为了解决催化剂的回收再利用以及能减少回收利用过程中酸碱的使用问题,采用改进后的共沉淀法制备具有磁性的催化剂前体Fe3O4@Cu Mn Al-LDH,在不同温度下焙烧获得磁性复合金属氧化物催化剂Fe3O4@Cu O/Mn O/Al2O3,并用于超临界甲醇中木质素的催化液化。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对催化剂前体进行分析,结果表明制备出的催化剂前体具有良好的结构特征。通过热重(TG)、程序升温还原(H2-TPR)、氮气吸附脱附(BET)等手段研究了不同焙烧温度对催化剂的物化性质、物相结构的影响。在反应温度340℃,反应时间120 min的条件下,研究了催化剂的催化性能。结果表明,在450℃下焙烧时,催化剂具有优异的催化活性和稳定性,而且其磁学性能与焙烧前相比表现仍然相当优异。     

La_(0.8)K_(0.2)Mn_(0.95)Cu_(0.05)O_3在含SO_2气氛下氧化模拟炭烟的性能

采用柠檬酸络合法合成La0.8K0.2Mn0.95Cu0.05O3钙钛矿型催化剂,并用浸渍法、络合法、混合法制备了系列担载型催化剂La0.8K0.2Mn0.95Cu0.05O3/γ-Al2O3。运用程序升温氧化(TPO)对未担载及不同担载量下的催化剂进行了活性评价,并考察了在不同浓度的SO2气氛下催化剂氧化模拟炭烟的性能,采用XRD、BET和FT-IR对催化剂进行了表征。XRD和BET测试结果显示,担载前催化剂具有良好的钙钛矿结构,担载后催化剂的比表面积增大;TPO测试表明浸渍法制备担载量为20%的催化剂表现了更好的催化活性。未担载的催化剂活性较高,但催化剂担载后耐硫性能得到提高。FT-IR证实了随着SO2浓度的升高催化剂表面产生的硫酸盐物种逐渐积累从而抑制了催化剂的活性。     

负载型非钒基脱硝催化剂的研究

以铁为主要活性组分,过渡金属为改性剂,Al2 O3为载体制备了一种负载型非钒基脱硝催化剂,并考察了活性组分负载量、焙烧参数、活性前驱体等对催化性能的影响.结果表明,活性组分负载量和焙烧升温速率对催化剂活性影响较大;二价铁盐得到催化剂活性优于三价铁盐,其中以FeCl2为前驱体得到的催化剂活性最佳;通过铈或锡改性后催化剂的...     

生物炭基材料在抗生素废水处理中的研究进展

生物炭是一种由生物质原料热解而成的稳定多孔碳材料。目前，生物炭及其碳基材料作为功能材料因其在一定程度上不仅实现了废弃物的合理资源化利用，而且兼具经济与环境效益而倍受研究者关注。本文综述了生物炭的生物质原料种类、生物炭在不同成分下（纤维素、半纤维素、木质素）的形成机制及表面特性；重点介绍了生物炭的改性技术，主要包括物理化学处理、杂原子掺杂、金属元素掺杂、多种元素共掺杂以及制备工艺的改良等，生物炭改性的目的是为了增加其比表面积、反应活性位点和官能团，改良孔隙结构和无机成分，从而提高它在修复环境污染的性能；然后综述了生物炭作为优良吸附剂或催化剂在用于抗生素废水的具体应用及其去除机理。最后指出生物炭虽被证明了具备去除水中各类抗生素的潜力，但在材料本身的优化以及工程抗生素废水应用中仍有一些需要填补的知识空白。     

煤焦油裂解催化剂制备及催化裂解特性

煤快速热解/循环流化床燃烧/催化反应器耦合分级转化工艺易于操作维护，经济效益显著，是实现煤炭资源清洁、高效利用的有效途径之一。但由于煤快速热解工艺产生的焦油油质偏重、污染元素含量较高，造成催化剂频繁失活及再生，因此制备了一种廉价高效的非再生性催化剂。在固定床催化反应装置上，以低温煤焦油为原料，以天然白云石为研究对象，考察催化剂煅烧温度及改性方式对煤焦油催化裂解特性的影响。在催化剂最佳制备条件下制备了1%Ni/2%Fe-白云石催化剂，考察了反应温度对煤焦油催化裂解的影响。结果表明，随煅烧温度升高，促进白云石主要组分CaCO₃和MgCO₃转化为CaO和MgO活性物质，天然白云石催化剂活性逐渐升高后趋于稳定，最佳煅烧温度为750℃;单独引入Fe后并未促进焦油裂解，同时引入Ni和Fe,明显改善了天然白云石催化剂的催化活性，最佳改性方式为1%Ni/2%Fe-白云石；助剂Fe的引入保护了活性组分Ni的硫中毒失活，同时引入Ni和Fe缓解了催化剂的烧结现象，且Fe作为助剂可减缓催化过程中积碳的产生，Ni改性后白云石催化剂促进了脂肪族化合物及含硫化合物的裂解，...     

负载型铁基催化剂上合成气制低碳烯烃

采用真空浸渍法制备负载型铁基催化剂,并利用X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和N2物理吸附(BET)实验对催化剂进行表征,并考察了不同载体和助剂对负载型Fe基催化剂上合成气制低碳烯烃反应的影响以及不同反应条件对FeMnK/Al2O3催化剂反应性能的影响。结果表明:Al2O3负载的Fe基催化剂可提高活性组分Fe的分散度和金属载体相互作用,且催化剂焙烧后孔径显著增大,有利于产物低碳烯烃的快速移出,因而比SiO2负载催化剂具有更高的催化活性和低碳烯烃选择性;在Fe/Al2O3中加入Mn和K助剂使活性组分Fe更容易还原,提高了活性组分和助剂的分散度,并降低催化剂的表面酸性,从而提高了CO的转化率和低碳烯烃选择性;FeMnK/Al2O3催化合成气制低碳烯烃反应在空速1 000 h-1,温度350℃,压力1.5 MPa,氢碳物质的量之比1.5的条件下,CO转化率达到97.4%,低碳烯烃选择性为55.9%。     

有机废水高级氧化法处理中钌系催化剂的表征

催化剂的制备采用等量浸渍方法,以三叶草状γ-Al2O3为催化剂载体,Cu、Fe、Ru为催化剂活性组分,La为催化助剂,研制贵金属Ru系复合催化剂。采用催化湿式空气氧化法(CWAO)处理有机废水,对制备的催化剂进行SEM和TG-DTA表征。结果表明:制备的负载型催化剂各活性组分能够很好地分布在载体表面,能够有效提高催化剂活性,制备催化剂时硝酸盐分解大概在230～440℃之间,焙烧温度不宜过高。     

模拟偶氮染料废水处理的共沉淀型催化剂研制

实验采用催化湿式氧化法对甲基橙模拟偶氮染料废水进行处理;催化剂的制备采用共沉淀方法,以 Cu、Fe 为催化剂活性组分,Ce 、La 为催化助剂,而制备多组分复合催化剂,研究了催化剂组分构成对催化剂性能的影响.实验中以催化剂的活性和稳定性综合对催化剂性能的评定,活性以水样的脱色率表示,而稳定性以原子吸收对组分的溶出浓度来表示.通过现代测试技术 FT-IR、XRD、原子吸收等的测定,对催化剂性能进行检测.实验结果表明,双组分催化剂 Cu1Fe1的性能优于单组分的 Cu 或 Fe 催化剂,而 Cu-Fe-Ce-La=1∶1∶1∶1的性能更优一步.     

NH3-SCR脱硝催化剂现状及中毒失活现象研究进展

随着国家能源深度调峰的推进并降低锅炉负荷运行,发现锅炉出口烟温难以驱动选择性催化还原脱硝反应的问题,通过综述氨选择性催化还原反应（NH₃-SCR）催化剂在国内外的研究进展,发现单一贵金属催化剂温度窗口窄、易中毒和比表面积较小等问题影响了其催化活性,而复合的金属氧化物催化剂、新兴的生物炭催化剂和沸石催化剂具有多孔性和良好的稳定性等优点。催化剂脱硝机理可以简单表示为其表面的酸性位点吸附氨气和氧气并与之反应,催化剂的中毒原因可总结为其内部空隙被碱金属堵塞、金属氧化物被二氧化硫抢先反应和酸性位点被羟基覆盖,具体表现为催化剂的活性降低、吸附NH₃的效率下降。对比了商用催化剂和新兴催化剂的脱硝性能得出结论,未来的研究方向是研发耐硫、耐水、耐碱的低温高效脱硝催化剂。     

Fe5C2-MnO x 尺度调控及催化合成气制烯烃性能研究

催化剂结构调控及反应过程普遍面对多层次多尺度结构的复杂系统,从宏观合成条件到催化剂结构尺度调控,从催化性能到催化剂表面活性位尺度调控,均离不开对催化体系介尺度结构的认识。采用四种方式（低温共沉淀、沉积沉淀、前体混合煅烧及机械混合）制备不同结构Fe-Mn催化剂（Fe与Mn摩尔比为1∶4）,探究催化剂结构对其活化历程、铁碳化合物分布以及催化合成气制烯烃性能的影响。结果表明,合成方法对催化剂结构有显著影响,体现在三个方面：活化过程、铁碳化合物尺寸及催化反应性能。发现共沉淀制备的Fe-Mn催化剂显示出较高的CO转化率（20.07%）、烯烷比（2.32）及铁时空收率（4.37×10^-5 mol CO?(g Fe)^-1?s^-1）,这主要得益于该催化剂活化后形成的较小的铁碳化合物颗粒尺寸及更多的Fe₅C₂活性相。     

干燥温度对FeAl基催化剂结构与性能的影响

对共沉淀法制备的Fe Al基沉淀分别在不同温度下进行干燥,各样品经500℃焙烧后,再浸渍Zn、K和Cu助剂制备成催化剂,研究干燥温度对催化剂结构和性质的影响,并与催化剂的CO2加氢反应性能相关联,进行催化剂表征。XRD分析表明,干燥沉淀中的Fe存在状态依赖于干燥温度,80℃干燥样品中的Fe以无定形存在,140℃处理后的α-Fe OOH衍射峰最强,160℃时,α-Fe OOH开始脱水转化,180℃干燥产生α-Fe2O3晶体。α-Fe OOH在焙烧过程中转变成α-Fe2O3,但晶粒大小和助剂的分散度表现出对干燥温度的依赖。随着干燥温度的升高,相应催化剂的CO2加氢反应活性先增加再降低,140℃干燥的催化剂具有最高的反应活性。     

Mn、Ce负载顺序对催化剂Mn-Ce/TiO2低温脱硝活性的影响

采用溶胶凝胶法制备了一系列Mn-Ce/TiO₂催化剂样品, 并用比表面积及孔径分析仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对催化剂进行了表征, 考察了活性组分Mn、Ce负载顺序对催化剂结构的影响, 并在固定床连续流动反应器上对其催化活性进行了评价。结果表明, 催化剂晶相均为锐钛矿型结构, Mn、Ce活性组分在载体表面高度分散或形成了无定形结构;Mn、Ce同时负载时催化剂表面活性组分分布均匀, 比表面积最大, 为97.6m²/g, 且催化剂孔径分布以中孔为主;Mn、Ce同时负载时催化剂活性最好, 反应温度为200℃时, NO转化率达到90%以上。     

废轮胎热解炭低温催化焦油重整制备富氢气体的研究

以全钢型废旧轮胎为原料,通过热解、活化、浸渍、焙烧的流程制备了三种热解炭催化剂,分别为轮胎热解炭（Raw char）、轮胎热解活性炭（AC）和负载Zn的活性炭（Zn/AC）。采用N₂吸/脱附、SEM、EDS、XRD等表征方法对催化剂进行了一系列表征和分析,发现CO₂/H₂O活化可显著提高催化剂BET比表面积,最高可达380 m²·g^-1,有效改善催化剂表面结构性质,同时浸渍法使催化剂表面负载大量ZnO活性位。对三种催化剂在纤维素热解焦油重整制氢过程中的催化性能进行了研究,发现Raw char（600℃）具有最佳催化效果,相较于空白组（500℃）,热解气中H₂体积分数提高了12.4%,达到19.3%,其次为Zn/AC（500℃）组的17.8%,实现了低温下催化纤维素焦油热解制得高产率H₂。     

磷化钨催化剂C5石油树脂加氢性能探索

采用共浸渍和氢气程序升温还原法, 以γ-Al₂O₃为载体,制备负载W质量分数30%（以WO₃计）的磷化钨催化剂,对催化剂进行XRD、BET、SEM和TG/DTA表征,考察催化剂的C₅石油树脂加氢反应性能,并研究助剂Ni和Co对催化剂结构和加氢反应活性的影响。结果表明,助剂的加入能改善催化剂表面活性组分的分散性和增加WP/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积,对WP/γ-Al₂O₃催化剂活性组分与载体之间的相互作用也可能存在影响,Co或Ni对磷化钨催化剂C₅石油树脂加氢反应均有不同程度的改善作用。     

不同金属氧化物对重质生物油再裂解的比较性研究

通过TG-FTIR、GC/MS和XRD等分析手段,研究了Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO和TiO₂四种金属氧化物催化下重质生物油的热解特性及产物差异。结果表明：应用上述四种催化剂的再裂解实验均促进了重质生物油的脱氧,其中CaO催化下脱氧效果最好,Al₂O₃能够有效降低反应温度,Fe₂O₃有效促进了重质生物油成炭前的解聚、固相产物质量降幅达21.23%,TiO₂对CO₂的生成有最明显的抑制效果、同时可以降低反应结束温度;在低温下,除CaO外的三种催化剂均对有效产物的生成有促进作用,但对不同种类的物质各有侧重,而CaO则会使反应所需温度升高且对愈创木酚的富集有很强的选择性;在中温下,CaO和TiO₂表现出较好的催化效果。上述催化热解过程有效促进了酚类的富集,效果最好的是Al₂O₃,酚类相对含量增幅达31.10%。除Fe₂O₃外的三种金属氧化物均降低了生物炭的有序度,添加CaO制备的生物炭具有最无序的炭结构和最高的固相产率。     

Simultaneous characterization of acidic and basic properties of solid catalysts by a new TPD method and their correlation to reaction rates

We propose a new TPD method for simultaneously characterizing the acidic and basic properties of solid catalysts by utilizing the co-adsorption of NH₃ and CO₂ on catalysts. First CO₂ was adsorbed on the catalyst sample; then NH₃ was adsorbed on it. Another adsorption sequence of NH₃ and CO₂, and CO₂ and NH₃ single adsorptions were also conducted. The TPD measurements were carried out by heating the catalyst sample from 373 to 773 K at a heating rate of 2.5 K min⁻¹ in a helium stream under a total pressure of 1.3 kPa. In solid acid catalysts, there is little difference in the NH₃-TPD spectra between single and co-adsorption systems. This results from the absence of any induction effect between the acid and base sites, because the number of base sites in the solid acid catalyst is very small. In contrast, in a solid acid–base catalyst of alumina, a remarkable difference in the NH₃-TPD spectra was observed between single adsorption and co-adsorption systems. The difference in the TPD spectra between single and co-adsorption systems was ascribed to a strong induction effect appearing on the acid and base sites, which was proved by an in situ IR measurement. The validity of the TPD method was examined by correlating the number of the strong acid sites to catalytic activities of dehydrolysis of ethanol over solid acid and solid acid–base catalysts. In solid acid–base catalysts, the number of strong acid sites was calculated from the activation energy distribution for the desorption of NH₃ in a co-adsorption system because of the strong induction effect. A proportional relationship between the intrinsic reaction rate constant, which is based on the concentration of ethanol within the catalyst, and the number of strong acid sites could be obtained, regardless of the catalysts or their types or pore structure.     

Catalytic removal of perchloroethylene (PCE) over supported chromium oxide catalysts

The oxidation of perchloroethylene (PCE) was investigated over chromium oxide catalysts supported on SiO₂, SiO₂–Al₂O₃, activated carbon, mordenite type zeolites, MgO, TiO₂ and Al₂O₃. Supported chromium oxide catalysts were more active than any other metal oxide catalysts including noble metal examined in the present study. PCE removal activity of chromium oxide catalysts mainly depended on the type of supports and the content of metal loaded on the catalyst surface. TiO₂ and Al₂O₃ containing high surface areas were effective for the high performance of PCE removal, since the formation of well dispersed Cr(VI) active reaction sites for the present reaction system, was enhanced even for the high Cr loading on the catalyst surface. CrO_x catalysts supported on TiO₂ and Al₂O₃ also exhibited stable PCE removal activity at a low feed concentration of PCE of 30 ppm up to 100 h at 350°C. However, significant catalyst deactivation was observed at high PCE concentration of 10 000 ppm. CrO_x/TiO₂ revealed stronger water tolerance than CrO_x/Al₂O₃ due to the surface hydrophobicity.     

双膜强化类Fenton工艺处理制浆废水的研究

类Fenton工艺又称非均相Fenton工艺,主要用于降解废水COD,可避免传统Fenton工艺产生的铁泥问题,但双氧水利用率尚有待提高。采用1个陶瓷膜分布H₂O₂,另1个陶瓷膜分离催化剂,构成双膜促进的非均相Fenton新工艺,考察了不同催化剂对制浆废水中COD的降解效果,优化了H₂O₂进料速率和反应渗透通量,分析了催化剂的稳定性和陶瓷膜污染情况。结果表明,自制立方体结构的Cu₂O对制浆废水中COD降解效果最佳,当Cu₂O添加量为1 g·L^-1,H₂O₂加入量为0.8 ml·L^-1,反应温度为30℃,反应渗透通量为137 L·m^-2·h^-1时,RO（Ⅰ）～RO（Ⅳ）4种废水的COD降解量分别为11、130、291和417 mg·L^-1,H₂O₂的利用率分别为9%、106%、232%、334%,H₂O₂利用率大于100%的主要原因是废水中大量的氯离子与铜催化剂作用产生氯自由基参与了降解反应,COD降解量与Cl-含量呈现线性关系,并且COD降解率随膜渗透通量的减小而增大。360 min的连续运行表明陶瓷膜分布器在非均相Fenton反应过程中会形成可逆滤饼层,膜污染较小,COD降解率稳定保持在65%以上。随着制浆废水中盐浓度的增大,Cu₂O催化剂稳定性变差,Cu离子的溶出量增大。陶瓷膜可以强化非均相Fenton工艺处理制浆废水效果,提高双氧水的利用率和连续运行的稳定性。