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钯/铁双金属体系对氯代芳烃的催化脱氯研究

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目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 研究工作的背景和意义

1.2 含有机氯废水处理技术

1.3 本文研究的主要内容

1.4 本章小结

第二章金属铁还原脱氯技术综述

2.1 金属铁还原脱氯技术的发展历程

2.2 金属铁对各类有机氯化物的还原脱氯及其影响因素研究

2.2.1.金属铁量及其表面积的影响

2.2.2.金属表面吸附的影响

2.2.3.pH的影响

2.2.4.污染物的影响

2.2.5.反应温度的影响

2.2.6.初始浓度的影响

2.2.7.搅拌速率的影响

2.2.8.催化剂种类的影响

2.2.9.催化剂比率的影响

2.3 金属铁还原脱氯机理研究

2.4 金属铁还原脱氯动力学研究

2.5 含铁化合物脱氯降解技术

2.6 本章小结

第三章 实验部分

3.1 实验原理

3.2 实验主要试剂及仪器

3.2.1主要实验仪器

3.2.2主要实验试剂

3.3 实验方法及装置

3.3.1间歇反应

3.3.2柱连续反应

3.4 分析方法

3.4.1有机物分析

3.4.2 Cl-分析

3.4.3铁离子分析

3.4.4 pH分析

3.5 本章小结

第四章钯/铁双金属催化还原剂制备与表征

4.1钯/铁双金属催化还原剂制备

4.2 钯/铁双金属催化还原剂表征

4.3 本章小结

第五章 钯/铁双金属催化脱氯影响因素的研究

5.1 催化剂的比较

5.2 Fe0与Pd/Fe两种反应体系的比较

5.3 钯/铁双金属对氯苯的催化脱氯

5.3.1钯化率的影响

5.3.2钯/铁投加量的影响

5.3.3反应温度的影响

5.3.4初始pH的影响

5.3.5初始浓度的影响

5.3.6摇床转速的影响

5.4钯/铁双金属对o-二氯苯的催化脱氯

5.4.1钯化率的影响

5.4.2钯/铁投加量的影响

5.4.3反应温度的影响

5.4.4初始pH的影响

5.4.5初始浓度的影响

5.4.6摇床转速的影响

5.5钯/铁双金属对m-二氯苯的催化脱氯

5.5.1钯化率的影响

5.5.2钯/铁投加量的影响

5.5.3反应温度的影响

5.5.4初始pH的影响

5.5.5初始浓度的影响

5.5.6摇床转速的影响

5.6钯/铁双金属对p-二氯苯的催化脱氯

5.6.1钯化率的影响

5.6.2 钯/铁投加量的影响

5.6.3反应温度的影响

5.6.4初始pH的影响

5.6.5初始浓度的影响

5.6.6摇床转速的影响

5.7 本章小结

第六章钯/铁双金属催化脱氯机理研究

6.1 氯代芳烃及其脱氯产物的定性分析

6.1.1 GC-MS分析及谱图

6.1.2 HPLC分析及谱图

6.1.3 IC分析及谱图

6.2 氯代芳烃脱氯反应中间产物分析

6.2.1 o-二氯苯反应体系

6.2.2 m-二氯苯反应体系

6.2.3 p-二氯苯反应体系

6.2.4氯苯反应体系

6.3 氯代芳烃脱氯机理推测

6.4 本章小结

第七章钯/铁双金属催化脱氯动力学研究

7.1钯/铁双金属对二氯苯的催化脱氯动力学

7.1.1二氯苯催化脱氯模型探索

7.1.2 o-二氯苯体系

7.1.3 m-二氯苯体系

7.1.4 p-二氯苯体系

7.2 钯/铁双金属对氯苯的催化脱氯动力学

7.2.1反应温度与动力学速率常数关系

7.2.2氯苯初始浓度与动力学速率常数关系

7.3 本章小结

第八章 柱连续反应初步研究

8.1 柱反应器处理o-二氯苯

8.2 柱反应器处理氯仿

8.3 本章小结

第九章 双金属体系钯/铁的再生及新工艺探索

9.1 钯/铁双金属反应性的变化

9.2 反应前后钯/铁双金属表面特性的表征与分析

9.3 钯/铁流失情况

9.4钯/铁双金属体系再生

9.5 新工艺探索

9.5.1纳米钯/铁双金属的制备

9.5.2纳米钯/铁双金属的表征

9.5.3纳米钯/铁双金属催化脱氯间歇实验

9.5.4实验结果与讨论

9.6 本章小节

第十章结论

附录

附录1氯苯标准曲线(气相色谱法)

附录2二氯苯、氯苯、苯标准曲线(液相色谱法)

附录3氯离子标准曲线(离子色谱法)

附录4铁离子标准曲线(邻菲哕啉分光光度法)

参考文献

致谢

作者简介

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摘要

该文针对低氯取代的氯苯、二氯苯(o-,m-,p-二氯苯),以铅铁双金属为催化还原剂进行了系统的催化脱氯研究.论文考察了钯/铁对水中氯苯、二氯苯的脱氯效率及其主要影响因素.实验结果表明:(1)钯/铁双金属可以有效脱除氯代芳烃芳环上的氯,降低其毒性.在常温常压下,较低的铅化率0.020﹪,pH近中性条件下可使80.0﹪的氯苯、90﹪以上的三种二氯苯脱氯,若在偏酸性(pH4.5)条件下,氯苯脱氯率可达92.6﹪.而在相同反应条件下,纯铁粉对氯苯的脱氯率仅为6﹪左右.氯苯、二氯苯脱氯过程中未检测到其它开环产物,最终脱氯产物为苯.氯代芳烃比氯代脂肪烃难以脱氯降解,氯苯比二氯苯难以脱氯.(2)钯/铁双金属催化脱氯氯代芳烃效果的影响因素有:铅化率、反应温度、氯代芳烃初始浓度、初始pH、铆铁投加量、反应器转速等.实验结果表明较高的铅化率、反应温度、反应器转速,较低的初始pH对脱氯反应有促进作用;在实验所考察的初始浓度范围内,脱氯效果几乎与氯代芳烃的初始浓度无关;而钯/铁双金属投加量则存在一个适宜值,不宜太高或太低.铸铁屑在柱连续反应器中处理o-DCB、氯仿的实验结果表明,氯代芳烃比氯代脂肪烃难以脱氯.而钯/铁双金属表面氧化层的形成、体系中存在的还原态硫导致催化剂钯中毒以及钯/铁双金属的流失等是柱反应器处理效率降低的主要原因.纳米级钯/铁双金属对氯代芳烃及其衍生物的催化脱氯大大提高了钯/铁反应性及其利用率,是金属铁还原脱氯技术发展的一个方向.该文对邻氯苯酚的实验研究表明:纳米钯/铁具有较高的比表面积,比普通的钯/铁反应性更高,催化还原剂的用量也减少.普通的钯/铁处理p-二氯苯,钯/铁投加量为53.3 g/L,反应120 minp-二氯苯脱氯率为92.9﹪,而纳米钯/铁投加量仅15 g/L反应同样时间邻氯苯酚脱氯率就可达到97.9﹪.纳米钯/铁可以有效地处理难以脱氯降解的有机氯化物.

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