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BaZrO3/赤泥催化剂的制备及催化氧化烟气的NO的研究

作　者: 王悦
导　师: 王京刚
学　校: 北京化工大学
专　业: 环境工程
关键词: 赤泥 载体 催化氧化 BaZrO3
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


铝土矿提炼氧化铝的生产过程中会产生废弃物赤泥,在中国每年排放的赤泥量约占世界年排放量的11%,大量的固体废弃物的排放对环境和人类生活已造成严重影响；如何将赤泥变废为宝成为了当前研究的热点。氮氧化物是与光化学烟雾、酸雨、对流层臭氧、臭氧层的破坏等有关的大气污染物；酸雨会造成更进一步的环境污染,如危害植被、土壤、水体酸化；因此烟气脱硝也倍受关注。本实验通过对赤泥的分析及脱硝催化剂的研究,主要进行了催化剂及其载体的制备和对烟气中的NO催化氧化性能的研究。主要做了如下研究：1、通过电镜扫描、X-射线衍射、红外光谱等分析方法研究赤泥的物理外貌和内部构成。赤泥物相组成主要有赤铁矿、水化石榴石、水合硅酸钠、硅酸二钙、方解石等。实验表明：主要物质的质量分数为：SiO2为22.96%、MgO为2.15%、CaO为45.77%、A1203为12.53%、Fe2O3为15.86%、K2O为1.27%。2、设计了以赤泥、粉煤灰等为主要原料制备多孔陶瓷载体；考察了材料配比和烧结温度等实验条件对载体结构的影响,并测定了不同的实验条件下得到的载体的吸水率和抗压强度等性能。结果表明：烧结温度在750℃-800℃之间可以得到较理想的载体,载体表面布圆状孔隙,孔隙率可以达到60%左右,抗压强度高于3MPa。3、用溶胶凝胶法制备出了钙钛矿型催化剂BaZr03,考察了温度、PH等因素对对催化剂制备的影响,优化了制备条件。通过XRD、和SEM等分析,表明烧结温度在750℃-800℃时,得到的催化剂的晶型结构为钙钛矿结构立方晶体,催化剂活性良好；催化剂烧结呈现层状,每层有布满孔隙结构,有较大的比表面积,有利于与烟气充分接触。4、研究了不同载体配方下BaZr03的催化氧化性能,选择了较好的载体配方,即赤泥：粉煤灰:.膨润土=5：4：1；并研究了不同的实验条件如温度、空速、含氧量等对复合催化剂催化氧化性能的影响,结果表明：在空速12000h-1,02含量为20%,催化剂负载量为20%,500ppm NO,N2平衡的条件下,NO的转化率可以达到近40%。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章 绪论  14-30
  1.1 研究背景和意义  14
  1.2 赤泥的基本性质  14-16
    1.2.1 赤泥基本成分分析  14-15
    1.2.2 赤泥的物理性质分析  15-16
  1.3 赤泥的综合利用现状  16-20
    1.3.1 赤泥中有价值的金属回收情况  17-18
    1.3.2 赤泥在建筑材料方面的应用  18-19
    1.3.3 制备硅肥  19
    1.3.4 赤泥微晶玻璃  19-20
    1.3.5 赤泥环境保护中的应用情况  20
  1.4 NO的催化研究现状  20-26
    1.4.1 NO_x的来源及对环境的影响  21-22
    1.4.2 NO_x控制技术研究  22-26
  1.5 钙钛矿型催化剂  26-27
  1.6 本实验工作目标  27-28
  1.7 本研究工作的思路和意义  28-30
第二章 赤泥的性质分析  30-34
  2.1 赤泥物相分析  30-33
    2.1.1 SEM扫描分析  30-31
    2.1.2 X-射线衍射分析  31-32
    2.1.3 红外光谱分析  32-33
  2.2 本章小结  33-34
第三章 赤泥质载体的制备及性能研究  34-40
  3.1 载体的制备  34-35
    3.1.1 买验试剂与设备  34
    3.1.2 实验过程  34-35
    3.1.3 载体材料配比的确定  35
  3.2 载体的性能测试  35-38
    3.2.1 吸水率的测试  36-37
    3.2.2 测定载体抗压强度  37-38
  3.3 本章小结  38-40
第四章 BaZrO_3的制备与负载及催化性能研究  40-56
  4.1 BaZrO_3的制备研究  40-44
    4.1.1 实验试剂与仪器  40
    4.1.2 BaZrO_3的制备  40-41
    4.1.3 XRD分析  41-42
    4.1.4 催化剂电镜扫描分析  42-43
    4.1.5 傅里叶红外光谱表征  43-44
  4.2 BaZrO_3及其载体的选择  44-47
    4.2.1 催化剂的负载  44-45
    4.2.2 催化剂载体的选择  45-46
    4.2.3 温度对BaZrO_3催化性能的影响  46-47
  4.3 BaZrO_3/赤泥催化性能研究  47-54
    4.3.1 催化剂的性能测试方法  48-49
    4.3.2 实验结果与讨论  49-54
  4.4 本章小结  54-56
第五章 结论及建议  56-58
  5.1 结论  56
  5.2 建议  56-58
参考文献  58-62
致谢  62-64
研究成果及发表的学术论文  64-66
导师和作者简介  66

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用
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