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新型催化技术在环境保护方面的应用研究

摘要以超常温甲醛催化氧化技术等环保催化技术为例,总结了目前新型催化剂在环境保护方面的作用机理,以及对环境保护的意义。
关键词催化剂净化环保绿色化学
催化技术可以大大提高反应的速率,在环境保护中有效的利用可使污染物加快分解以及从生产的源头减少污染物的产生。在空气污染治理,工业废液的净化,气层保护以及绿色化学中起着至关重要的作用。
超常温甲醛催化氧化技术
该技术英文缩写为(UFCO)是室温条件下氧化甲醛气体的催化剂。用金属的***盐或者碳酸盐等可溶性无机盐类,通过氧化沉淀得到金属氧化物。在金属氧化物上负载少量的贵金属,获得高的室温条件下甲醛氧化活性。该催化剂由金属氧化物为主体,在金属氧化物上负载贵金属组分构成。其特征在于,前述金属氧化物组分可以是下列的金属氧化物群中至少一种,前述贵金属组分可以是下列的贵金属群中至少一种。金属氧化物:三氧化二铝,氧化镍,二氧化锰,二氧化硅,三氧化二铁贵金属群:铂、钌、金、铑、钯。本发明的催化剂,由普通金属氧化物和少量贵金属组成,可有效应用于室温条件下甲醛的催化氧化。本发明的催化剂的催化活性高,持续时间长。本发明的催化剂在有效工作时间范围内甲醛的转化率可高达100%。
工业废液的催化净化技术(CWAO)
湿空气氧化是处理废水,尤其是含有毒物和高有机物废水的重要技术。有机废弃物经WAO氧化成CO2和H2O,氮转化成NH3,NO,或N2,卤素和硫转化成无机卤化物和硫酸盐。温度越高氧化完成程度越高,产物主要是低分子凉的含氧化合物,大多数为羧酸。氧化程度主要是温度,氧分压,停留时间和污染物在反应条件下的可氧化程度。氧化条件的设置取决于处理的目的。WAO遇到的一个问题是低分子量羧酸阻止进一步氧化;另一个问题是氮原子都变成氨气,它的进一步氧化也是十分困难的。要使氨气最终分解,操作条件为270℃,,维持这样的WAO处理条件耗能很高,且WAO反应釜严重腐蚀。后来开发了各种不同的催化WAO即CWAO。现在开发成功的WAO工艺有三种流程:第一种是过氧化氢在加铁盐在100℃左右的WAO流程,主要消耗氧化剂,~15g/L体系;第二种是超临界状态下的氧化,操作费用高,且极高的压力和温度限制其发展;第三种就是在催化剂参与下的WAO,即WCAO。
对于液相氧化反应,常以过度金属盐座位氧化催化剂,因为他们有多重价态。亚铁离子/铁离子是广泛采用的体系。均相铜盐也是最活跃的均相氧化催化剂Cu。Mn,Fe是广泛应用的CWAO催化剂。催化剂制备可采用金属氢氧化物的共沉淀,随后在560℃左右焙烧而得。
保护臭氧层的催化技术
地球上存在大量的******烃化合物(如***苯,***代酚,***利昂制冷剂等),很多废弃物向大气中排放。他们经太阳辐射发生游离基分解,造成对臭氧层的破坏。对于***苯的处理,现在普遍采用催化加氢脱***(HDC)技术。热脱卤素用于含卤素化合物的技术已很成熟,但要在高温下(1173K)进行,完成拖出HX接近
%。气象HDC的热力学分析表明,HCl的生成是非常有利于反应进行的;如果在金属催化剂的参与下,会大大降低操作温度,降低所需能耗。这种差别主要在HDC和脱HCl之间,后者的HCl是分子内消除的,不需要外加氢源,还能限制催化剂的失活。现在已经开发成功的过渡金属酶催化脱