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《郑州大学》 2002年
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油烟的催化净化研究

叶长明  
【摘要】: 饮食业油烟含有许多有毒有害成分,其中许多为致突变和致癌物质。油烟排放已严重干扰了城市居民的正常生活,据统计,国内许多大城市居民对饮食业油烟污染的投诉已占环保投诉总数的40%。最近,环保部门已出台了相关法规强制要求净化。目前油烟的净化技术主要有惯性分离、静电沉降、织物过滤、液体洗涤等,这些方法均存在能耗高、设备复杂特别是造成二次污染的缺陷。本论文在分析已有净化方法的基础之上提出一种新的油烟净化技术,即蜂窝陶瓷负载贵金属催化剂的净化方法。该方法可以将油雾及气态有机污染物都转化为CO_2和H_2O,与现有的油烟净方法相比具有明显的优势。 许多研究表明,烹调油烟至少含有200多种化学成分,主要有烷烃、烯烃、醛、酮、脂肪酸等化合物。油烟组分的复杂性给催化净化效率的评价带来困难。本课题通过大量实验探索解决了这一难题,建立了一套准确稳定的催化剂活性评价装置。以空气流载标准油蒸汽模拟油烟的发生,获得了接近真实流量和组成的油烟气源;通过CCl_4试剂吸收法收集油烟组分,方法简单易于操作,吸收效率在90%以上;确立采用红外分光光度计测定油烟吸收浓度,并提出了新的计算处理方法。 净化催化剂采用堇青石蜂窝陶瓷为载体,附着活性Al_2O_3涂层提高比表面,负载Pd、Pt贵金属为活性组分。实验通过探索活性Al_O_3涂层的不同附载方法,获得具有较高牢度、分布均匀的第二载体。对比考察了催化剂制备的浸渍—还原法和等体积浸渍法,前者因产生一定量的贵金属损失而不适于实际应用,实验采用后者制备催化剂。 制备考察了不同负载量的Pd、Pt单组分催化剂在250℃、300℃、360℃下的油烟净化性能。结果表明,Pd、Pt催化剂的负载量以0.1%为最优,增加贵金属量降低了其在Al_2O_3载体上的分散度而不能提高净化活性;Pt催化剂在较低温度下(250—300℃)净化活性高于Pd,而在较高温度下(300—360℃)Pd催化剂净化性能优于Pt,0.1%Pd/γ-Al_2O_3在360℃下油烟净化率达到93.1%。 采用分步浸渍法制备了Pd-Pt/γ-Al_2O_3—堇青石双组分催化剂,考察了不同Pd、Pt比例系列催化剂在250℃、275℃、300℃下的油烟净化效率。实验结果表明,Pd-Pt双组分催化剂的净化效果明显优于同负载量的单组分催化剂;Pt/(Pd+Pt)值为3/4时,催化剂净化性能最佳。固定Pt/(Pd+Pt)值为3/4以及催化剂其它制备条件,考察焙烧温度对催化剂净化性能的影响,结果显示500℃为最佳,增加和降低焙烧温度都导致催化剂活性下降。 制备了不同h。添加方式和不同添加量的系列催化剂,考察通过添加 Ceo。 改善第二载体性能对净化效率的影响。油烟净化结果表明h。的添加大幅度提高 了催化剂的氧化活性,添加了 2%Ceo;的 0.196Pd/Y-AI。Os催化剂 300℃下的油烟 净化率达93.7“考察发现2%的h。添加量优于1“ 采用Cecyosh溶液浸渍的 方法优于C30。固体与A12O3粉末的机械混合法。 利用完全氧化催化剂常用的研究方法HZ-TPR,OZ-TPD及XRD对催化剂进 行了表征。单组分Pd、Pt负载催化剂的表征结果表明,本文制备的Pd催化剂 TPR还原温度比文献报道的高,为13 8 OC。这可能与Pd与A12O3存在S MS 强相互作用,P d-0更稳定,分散度比较高有关。Pt单组分催化剂无 TPR 还原峰。 双组分催化剂的HZ-TPR图谱出现了多个还原耗氢峰,其OZ-TPD峰面积明 显大于单组分催化剂,并且峰面积的大小与活性顺序完全一致。表明双组分催化 剂中Pd、Pt产生强相互作用,在催化剂表面形成了新的活性中心;Pd、Pt的共 存改善了催化剂表面氧的性能,提高了催化剂的氧化活性。Ceo。的添加改变了贵 金属的还原行为,形成了Pd-0-Ce活性物相,增强了催化剂的活性。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:X701

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