蜂窝状V2O5-WO3/TiO2催化剂的制备工艺改进及其催化降解实验

摘要

工业的发展一方面改善了人民的生活水平，另一方也带来了严重的环境问题。环境污染的日趋严重意味着对先进的污染物排放控制技术的需求也逐日增加。催化降解技术，因其能在化学层面破坏有机污染物的分子结构，彻底的将有机污染物矿化而被认为是最具潜力的污染物末端控制技术。V2O5-WO3/TiO2，由于其具备优秀的低温催化活性和抗氯中毒能力，而被认为是一种十分的接近商用化的催化剂活性组分配方。实验室阶段制备的粉末状催化剂由于不具备宏观几何结构和机械强度，并不适用于工业烟气净化领域。而商用一次性挤出式蜂窝状催化剂的开发由于其设备投资大、制备工艺复杂等原因，很难进行大量的实验室规模研究。本文结合之前课题组的研究基础，对V2O5-WO3/TiO2蜂窝状催化剂的制作工艺进行了改进和简化，并对成型添加剂对催化活性的影响进行了一系列研究，为V2O5-WO3/TiO2催化剂的工业化应用打下基础，并最终成功制作出蜂窝状催化剂样品。 本文将传统商业一次挤出法蜂窝状催化剂的制备工艺进行了改进。避免了大型化生产设备的使用。确定改进后的工艺流程为：粉体预处理-干粉混合-湿泥搅拌-手动捏合挤练-陈腐-挤出定型-干燥成型-煅烧。此外，大幅降低了制备单个蜂窝状样品所需的物料成本和时间。 对蜂窝状催化剂的助剂成分进行了选择，通过对添加剂进行分组，筛选出内在联系紧密、性能可以相互影响的组分，如水分与粘结剂、粘结剂与结构助剂、造孔剂与结构助剂等，试验其组合中各个量的变化对成型工艺的影响。最终成功调配出强度好，流动性和物料内粘性达到平衡的塑性泥料，并挤出塑型成蜂窝状结构，经过干燥定型和高温煅烧后有足够的机械强度。蜂窝状催化剂小型样品。可以方便的用于催化降解活性试验。 利用催化剂样品进行催化降解试验，得知TiO2载体的选择对V2O5-WO3/TiO2蜂窝状催化剂催化脱除1,2-二氯苯的活性的影响是十分巨大的，在反应温度区间，纳米级锐钛矿型TiO2性能优于气相二氧化钛德固赛P25，二者都明显优于非纳米级钛白粉。 随着造孔剂添加量的增加，蜂窝状V2O5-WO3/TiO2催化剂的催化脱除性能在150℃到300℃反应温度区间均有小幅提升。结构助剂-玻璃纤维丝量的增加对蜂窝状催化剂的催化活性有负面效果。 最后使用实验出的综合性能最好的配方，制备蜂窝状催化剂样品进行测试，得出其催化性能随空速变化的关系，对比其他研究组的结果，评估其实用性。

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