CH_(3)COONa改性ZSM-5分子筛及其类芬顿催化性能.pdf
《CH_(3)COONa改性ZSM-5分子筛及其类芬顿催化性能.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《CH_(3)COONa改性ZSM-5分子筛及其类芬顿催化性能.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、C H3C O O N a改性Z S M-5分子筛及其类芬顿催化性能徐国皓 张盈盈 王朝兵 李语炎 刁明薇阜阳师范大学化学与材料工程学院 摘要:目的 利用改性Z S M-5分子筛负载F e高效降解有机胺废水。方法 实验采用不同浓度的CH3C OON a溶液对Z S M-5分子筛进行改性处理,通过X R D、N2吸附及S EM方法对处理前后的样品进行表征,考查了不同浓度的CH3C OON a溶液对Z S M-5分子筛结构特征和物化性能的影响。将处理前后的Z S M-5分子筛负载F e,进行高浓度有机胺废水的催化降解。结果CH3C OON a溶液改性对分子筛晶体形貌影响较小,能够在对分子筛微孔结构
2、破坏程度较小的基础上,形成微孔-介孔多级孔结构。结论 当CH3C OON a溶液浓度为4m o l/L时,有机胺废水的C O D去除率高达9 3.1%。关键词:CH3C OON a;Z S M-5分子筛;有机胺废水D O I:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 7-3 4 2 6.2 0 2 3.0 4.0 0 9 引用格式:徐国皓,张盈盈,王朝兵,等.C H3C OON a改性Z S M-5分子筛及其类芬顿催化性能J.石油与天然气化工,2 0 2 3,5 2(4):5 6-6 0.XU G H,Z HAN G Y Y,WAN GCB,e ta l.I n v e s t
3、i g a t i o no fCH3C OON am o d i f i e dZ S M-5z e o l i t e sa n di t sF e n t o n-l i k ec a t a l y t i cp r o p e r t i e sJ.C h e m i c a lE n g i n e e r i n go fO i l&G a s,2 0 2 3,5 2(4):5 6-6 0.I n v e s t i g a t i o no fC H3C O O N am o d i f i e dZ S M-5z e o l i t e sa n di t sF e n t
4、o n-l i k e c a t a l y t i cp r o p e r t i e sX uG u o h a o,Z h a n gY i n g y i n g,W a n gC h a o b i n g,L iY u y a n,D i a oM i n g w e iS c h o o l o fC h e m i s t r ya n dM a t e r i a l sE n g i n e e r i n g,F u y a n gN o r m a lU n i v e r s i t y,F u y a n g,A n h u i,C h i n aA b s t
5、 r a c t:O b j e c t i v eT h ea i mi s t oe f f i c i e n t l yd e g r a d eo r g a n i ca m i n ew a s t e w a t e rb ym o d i f i e dZ S M-5z e o l i t e s l o a d e dF e.M e t h o d sZ S M-5z e o l i t e s w e r et r e a t e d w i t h CH3C OON as o l u t i o no fd i f f e r e n tc o n c e n t r
6、a t i o n s,t h eb e f o r ea n da f e rt r e a t e ds a m p l e s w e r ec h a r a c t e r i z e db yX R D,N2a d s o r p t i o na n dS EMa n de f f e c t so nt h es t r u c t u r ea n dp h y s i c a l a n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fZ S M-5z e o l i t e sw e r e i n v e s t i g a t e dw i
7、 t hCH3C OON as o l u t i o no fd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s.T h eZ S M-5z e o l i t e sb e f o r ea n da f t e r t r e a t m e n tw e r e l o a d e dF ea n dt h e nu s e d f o r c a t a l y t i cd e g r a d a t i o no f o r g a n i c a m i n ew a s t e w a t e r o f h i g hc o n c
8、e n t r a t i o n.R e s u l t sT h e t r e a t m e n t b yCH3C OON as o l u t i o nh a da l i t t l ee f f e c to nt h ec r y s t a lm o r p h o l o g yo f z e o l i t e,a n dt h em i c r o p o r o u sa n dm e s o p o r o u sm u l t i l e v e lp o r es t r u c t u r ew a sf o r m e do nt h eb a s i
9、so fk e e p i n gt h em i c r o p o r es t r u c t u r e l e s sd e g r e ed a m a g e.C o n c l u s i o n s Wh e nt h ec o n c e n t r a t i o no f t h eCH3C OON as o l u t i o nw a s4m o l/L,t h eC O Dr e m o v a l r a t eo fo r g a n i ca m i n ew a s t e w a t e r r e a c h e d9 3.1%.K e y w o r
10、 d s:CH3C OON a;Z S M-5z e o l i t e s;o r g a n i ca m i n ew a s t e w a t e r 根据国家统计局发布的 中国水处理行业发展现状分析与投资趋势预测报告(2 0 2 2-2 0 2 9年)的数据显示,2 0 2 1年工业废水排放总量高达7 5 8.51 08t。工业废水的不达标排放已经成为影响我国水资源安全的首要因素,其中化工废水等有机胺废水对环境的污染威胁更为严重1。有机胺废水主要来源于皮革、轮胎、纺织类等工业,主要含甲胺、三乙胺、氨以及其他一些微量的副产物,属于浓度高、毒性强、难生物降解的高氮低碳型废水2。未经处理
11、的有机胺废水直接排放会对人体和周围环境造成巨大的危害3。目前,国内外学者主要采用化学法和物理法降解有机胺废水,其中催化氧化以其处理量大、降解效果优、处理时间短等特点成为研究的热点4。王孙崯等5采用芬顿(F e n t o n)氧化法处理三乙醇胺废水,其脱除率可达6 1.8%,具有良好的脱除效果,但F e n t o n氧化法属于均相催化,后续操作需要额外增加分离工65石 油 与 天 然 气 化 工 CHEM I C A LE NG I N E E R I NGO FO I L&G A S 2 0 2 3 基金项目:阜阳师范大学2 0 2 2年博士科研启动费“丙烷芳构化催化剂的设计、合成及构效关
12、系研究”(2 0 2 3 KYQ D 0 0 0 6)作者简介:徐国皓,1 9 9 3年生,讲师,研究方向为多相催化。E-m a i l:1 4 4 7 6 6 7 5 2 0q q.c o m艺,繁琐的流程使其应用受限。非均相F e系催化剂为类F e n t o n催化剂,其和H2O2共同作用产生的强氧化性OH自由基能够有效地催化降解各种有毒和难降解的有机化合物,该催化剂因具有反应介质容易分离回收、处理效果好、能循环使用等优点而引起了广泛的关注6。许俊强等7采用微孔Z S M-5分子筛负载F e制备非均相催化剂,对催化降解高浓度焦化废水进行了研究,结果表明,这种催化剂具有较好的降解效果。Z
13、S M-5分子筛作为固体酸催化剂的代表,可应用于多种催化反应8-9。但其孔径过小会限制有机胺废水的催化降解性能。碱处理方法可以选择性地脱除骨架硅而引入介孔,并且能够调控分子筛酸性1 0。目前,关于碱处理Z S M-5分子筛的报道大都是采用碱性较强的N a OH溶液和N a2C O3溶液1 1,研究发现,采用中强碱改性Z S M-5分子筛,成孔速率及深度不易控制,MF I结构易遭到破坏,使得Z S M-5分子筛的稳定性大大降低1 0。因此,如何在对分子筛结构影响较小的基础上,可控制备多级孔分子筛成为一个难点。前期研究发现,CH3C OON a碱性比N a2C O3碱性更弱,采用CH3C OON
14、a溶液处理Z S M-5分子筛,既能引入介孔结构,又对Z S M-5分子筛形貌结构影响较小1 2。因此,本研究采用碱性较弱的CH3C OON a溶液处理Z S M-5分子筛,并对改性后的Z S M-5分子筛负载F e制备非均相催化剂,进而考查了不同浓度的CH3C OON a溶液对Z S M-5分子筛的孔结构、形貌和催化降解有机胺废水效果的影响。1 实验部分1.1 试剂硫酸铝、乙酸钠、硝酸铁,分析纯,江苏强盛功能化学股份有限公司;硅溶胶(w,2 5%),浙江宇达化工有限公司;四丙基氢氧化铵(w,2 5%),国药集团化学试剂有限公司。1.2 F e/Z S M-5分子筛催化剂的制备以硫酸铝为铝源,
15、硅溶胶为硅源,采用水热合成法,合成硅铝物质的量比为5 0的Z S M-5分子筛。称取适量Z S M-5分子筛原粉分别加入到5 0 0m L不同浓度(n,n=1 m o l/L、2 m o l/L、3m o l/L、4 m o l/L、5m o l/L)的CH3C OON a溶液中,8 0水浴搅拌2h,经冰水急冷、抽滤、去离子水洗涤至中性,1 2 0 干燥1 2h,然 后 在5 5 0 温 度 下 焙 烧3.5 h。根 据CH3C OON a溶液的不同浓度,将所得Z S M-5分子筛记为Z S M-5(n),未经CH3C OON a溶液处理的Z S M-5分子筛记为Z S M-5(0)。将处理后
16、的样品等体积浸渍到F e(NO3)3溶液中(负载F e的 质 量 分 数 为5%),1 2 0烘干后,在5 5 0温度下焙烧3.5h。将所得催化剂记为F e/Z S M-5(n),未经CH3C OON a溶液处理的样品记为F e/Z S M-5(0)。1.3 催化剂的表征样品的物相分析在B r u k e rD 8A D VAN C E型X射线衍射(X R D)仪进行表征,测试条件为:衍射源C u-K(=0.1 5 40 6n m),管 电 压4 0k V,管 电 流4 0mA,5 5 0 扫描,扫描速率2/m i n。样品相对结晶度计算方法为:将Z S M-5(0)分子筛的相对结晶度记为1
17、0 0%,Z S M-5(n)分子筛的相对结晶度为X R D谱图中2=7.8、8.7、2 2.9、2 3.6 和2 4.3 处的5个特征衍射峰的强度之和与Z S M-5(0)分子筛样品5个特征衍射峰的强度之和的比值。N2吸附-脱附等温线在美国康塔公司制造的AUTO S O R B-1 C型全自动物理化学吸附仪上进行表征,并将高纯氮气作为吸附质,通过B E T法计算样品的比表面积,用t-p l o t法得到样品的外表面积、孔体积等数据。在M e r l i nC o m p a c t型扫描电子显微镜(S EM)上观察样品形貌。1.4 催化降解有机胺性能评价降解的废水为上海绿强新材料有限公司在工
18、业生产分子筛过程中产生的高浓度有机胺废水,该废水成分复杂,主要包含四乙基氢氧化胺、三乙胺等有机胺成分,p H值为1 21 3,C O D值为50 3 0m g/L。取有机胺废水2 0m L,调节p H值为4后加入到装有催化剂的三口烧瓶中,滴加3m L的H2O2,搅拌反应并计时。反应一段时间后静置取样,取出反应液,经离心分离后取上层清液,采用重铬酸钾法测定其C O D值。2 结果与讨论2.1 C H3C O O N a溶液浓度对Z S M-5分子筛晶体结构的影响Z S M-5分子筛经过不同浓度的CH3C OON a溶液处理后的X R D谱图及相对结晶度见图1。由图1可75 第5 2卷 第4期 徐
19、国皓 等 CH3C OON a改性Z S M-5分子筛及其类芬顿催化性能见,Z S M-5分子筛经过CH3C OON a溶液处理前后各样品在2=7.8、8.7、2 2.9、2 3.6 和2 4.3 处均有特征衍射峰出现,说明经过CH3C OON a溶液处理后的样品 保 留 了Z S M-5分 子 筛 的 晶 相 结 构1 3。随 着CH3C OON a溶液浓度的增加,Z S M-5分子筛的相对结晶度先增加后减小,这是因为当采用较低浓度的CH3C OON a溶液处理Z S M-5分子筛时,Z S M-5分子筛内的无定形硅被优先脱除掉,分子筛的孔道被疏通,可使更多的微孔结构暴露出来,而且弱碱对分子
20、筛的骨架和分子筛表面腐蚀程度影响比较小,所以Z S M-5分子筛的结晶度逐渐增加。但是随着CH3C OON a溶液浓度的增加,溶液碱性增强,对分子筛骨架和表面腐蚀程度也随之逐渐加大,因此,Z S M-5分子筛的结晶度逐渐降低。2.2 C H3C O O N a溶液浓度对Z S M-5分子筛形貌的影响Z S M-5分子筛经过不同浓度的CH3C OON a溶液处理前后的扫描电镜照片见图2。由图2可知,未经CH3C OON a溶液处理时,Z S M-5(0)分子筛呈粗糙的球 形 且 粒 径 较 大1;经CH3C OON a溶 液 处 理 后,Z S M-5(n)分子筛粒径明显减小,Z S M-5(n
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- CH_ COONa 改性 ZSM 分子筛 及其 类芬顿 催化 性能
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。