废水臭氧催化氧化催化剂稳定性和使用寿命的研究(附件)
现在，随着工业的发展和人类生活水平的提高，水体环境越来越复杂，污染日益严重，人们对水质的关注度也逐渐提高。随着水体的复杂化导致常规的处理工艺对水中污染物的处理效果不佳，水中难降解有机物难以消除，很难达到理想的水质。催化臭氧氧化技术在处理难降解有机废水领域有着很大的应用前景，臭氧具有很强的氧化能力，可以用于水的消毒、去除水中酚、氰等污染物质。催化剂则是实现催化臭氧氧化的关键材料，催化剂的机械性能、耐酸碱性和使用寿命等是影响整个催化过程的关键因素，因此本课题以臭氧氧化椰壳活性炭催化剂和陶瓷催化剂的机械性能、耐酸碱性和使用寿命为研究目标，研究催化剂的耐酸碱性和使用寿命，选择催化剂的最优再生方法。关键词 有机废水，催化臭氧氧化，催化剂，机械性能，耐酸碱性，使用寿命，再生方法
目 录
1 绪论 1
1.1 催化剂的机械性能 1
1.2 催化剂失活原因 1
1.3 活性炭的再生方法及研究 2
1.4 课题研究内容、手段及意义 3
2 催化剂耐磨性的研究 5
2.1 实验仪器 5
2.2 实验步骤 5
2.3 实验结果与讨论 5
3 催化剂耐酸碱性研究 6
3.1 实验仪器与药品 6
3.2 实验步骤 7
3.3 实验结果与讨论 8
4 催化剂使用寿命的研究 9
4.1 实验仪器与药品 9
4.2 实验步骤 10
4.3 实验结果与讨论 12
5 催化剂再生方法的研究 13
5.1 有机溶剂清洗再生法 13
5.2 热再生法 15
结 论 19
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 绪论
1.1 催化剂的机械性能
1.1.1 催化剂的机械强度
催化剂的机械强度是影响其可靠性好坏的因素之一，它是影响整个催化效果的关键因素。固体催化剂大多是脆性材料，其强度主要取决于材料本身的强度，还受到制造工艺、孔隙的分布和其表面拉应力等影响目前催化剂强度的测试 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
方法主要有催化剂压碎强度测试、刀刃切断强度测试
1.1.2 催化剂的耐磨强度
催化剂的机耐磨强度是影响其可靠性好坏的因素之一，它是影响整个催化效果的关键因素。检测催化剂耐磨强度的方法有很多，常用的方法有两种。一种是旋转碰撞法，另一种是高速空气喷射法。
其中旋转碰撞法是检测催化剂耐磨性的典型方法之一，多次被我国与美国制定为国家标准[1~3]。其方法是将催化剂装入旋转容器内，当催化剂在旋转容器旋转时，因上下滚动而被磨损；经过一段时间后取出样品，筛出细粉，以单位质量催化剂样品所产生的细粉质量，即磨损率来表示强度指标[4]。
1.2 催化剂失活原因
大多数催化剂在使用过程中性质都会发生微小的变化，这些变化在短期内是很难察觉的，但是在长期的使用过程中这些微小的变化会逐渐累积，从而造成催化剂活性明显下降，这就是催化剂的失活过程[5]。另外,反应物中存在的毒物和杂质、反应过程中原料结炭等原因，也会使催化剂活性降低[6]。催化剂出现失去活性目标的主要原因有：
1.2.1 中毒引起的失活
有毒物质与催化剂活性组分发生反应，形成较强的的化学键，很难将有毒物质去除从而使催化剂恢复活性，这就是催化剂中毒引起的失活。
1.2.2. 碳沉积
催化剂的孔隙遭到灰尘的堵塞，致使部分反应过程中出现碳沉积[7]，从而造成催化剂表面的活性很难再出现。
1.2.3 高温烧结
催化剂长期暴露于温度过高的环境中引起的催化剂活性位置烧结和活性组分挥发，导致催化剂颗粒增大，比表面积减小，部分活性组分挥发损失，从而使催化剂活性降低[8]。
1.2.4 机械磨损
由于催化剂在使用过程中不可避免的会发生碰撞、摩擦，使催化剂的表面孔隙或活性部位受到磨损，从而造成催化剂活性降低、催化性能下降。
催化剂的失活会造成不必要的浪费，会给企业增加成本，降低企业效益，所以催化剂的重复使用率和再生性尤为关键，将成为社会发展的必然趋势。催化剂的再生方法有很多，具体如下：
1.3 催化剂的再生方法
传统的催化剂再生方法主要是在水和水蒸气处理下[9]，用合适的温度进行热再生。新兴的催化剂再生方法主要有：电化学再生法、化学药品再生法、有机溶剂再生法、生物再生法、微波辐射再生法、热再生法等。
1.3.1 电化学再生法
电化学再生法[10,11]是通过氧化还原，除去孔内的杂质，把孔径放大从而恢复催化剂的活性。其再生效率较高，而且能避免二次污染。此方法的优点是再生均匀[12]，耗能少，所需电解质价格较低，操作简单。
1.3.2 化学药品再生法
化学药品[13]再生法是根据催化剂吸附物质的不同，利用反应产物在一定条件下较易脱附的特点，选择不同的化学药品和工艺使吸附质与之反应，达到催化剂再生的目的。此法比较方便，针对性强，但会带来二次污染。
1.3.3 有机溶剂再生法
有机溶剂再生法[14]是利用催化剂、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系，通过改变温度、pH值等条件，打破吸附平衡，将吸附质从催化剂上解吸下来。由于有机溶剂的分离回收，使生产工艺复杂，生产成本增加，所以在实际生产中应用较少。
1.3.4 生物再生法
生物再生法[15]是利用经过培养的细菌，利用活性炭对酶有吸附作用[16]，使炭表面形成酶促中心，从而促进污染物分解，达到再生的目的。生物再生法操作简单易行，投资和运行费用都比较低，但所需时间比较长，容易受水质和温度的影响。
1.4 课题研究内容、手段及意义
1.4.1 研究内容：
本课题主要进行的是椰壳活性炭催化剂、陶瓷催化剂机械性能的研究；椰壳活性炭催化剂、陶瓷催化剂耐酸碱度的研究；椰壳活性炭催化剂、陶瓷催化剂使用寿命的研究；椰壳活性炭催化剂、陶瓷催化剂的再生方法的研究。
目 录
1 绪论 1
1.1 催化剂的机械性能 1
1.2 催化剂失活原因 1
1.3 活性炭的再生方法及研究 2
1.4 课题研究内容、手段及意义 3
2 催化剂耐磨性的研究 5
2.1 实验仪器 5
2.2 实验步骤 5
2.3 实验结果与讨论 5
3 催化剂耐酸碱性研究 6
3.1 实验仪器与药品 6
3.2 实验步骤 7
3.3 实验结果与讨论 8
4 催化剂使用寿命的研究 9
4.1 实验仪器与药品 9
4.2 实验步骤 10
4.3 实验结果与讨论 12
5 催化剂再生方法的研究 13
5.1 有机溶剂清洗再生法 13
5.2 热再生法 15
结 论 19
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 绪论
1.1 催化剂的机械性能
1.1.1 催化剂的机械强度
催化剂的机械强度是影响其可靠性好坏的因素之一，它是影响整个催化效果的关键因素。固体催化剂大多是脆性材料，其强度主要取决于材料本身的强度，还受到制造工艺、孔隙的分布和其表面拉应力等影响目前催化剂强度的测试 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
方法主要有催化剂压碎强度测试、刀刃切断强度测试
1.1.2 催化剂的耐磨强度
催化剂的机耐磨强度是影响其可靠性好坏的因素之一，它是影响整个催化效果的关键因素。检测催化剂耐磨强度的方法有很多，常用的方法有两种。一种是旋转碰撞法，另一种是高速空气喷射法。
其中旋转碰撞法是检测催化剂耐磨性的典型方法之一，多次被我国与美国制定为国家标准[1~3]。其方法是将催化剂装入旋转容器内，当催化剂在旋转容器旋转时，因上下滚动而被磨损；经过一段时间后取出样品，筛出细粉，以单位质量催化剂样品所产生的细粉质量，即磨损率来表示强度指标[4]。
1.2 催化剂失活原因
大多数催化剂在使用过程中性质都会发生微小的变化，这些变化在短期内是很难察觉的，但是在长期的使用过程中这些微小的变化会逐渐累积，从而造成催化剂活性明显下降，这就是催化剂的失活过程[5]。另外,反应物中存在的毒物和杂质、反应过程中原料结炭等原因，也会使催化剂活性降低[6]。催化剂出现失去活性目标的主要原因有：
1.2.1 中毒引起的失活
有毒物质与催化剂活性组分发生反应，形成较强的的化学键，很难将有毒物质去除从而使催化剂恢复活性，这就是催化剂中毒引起的失活。
1.2.2. 碳沉积
催化剂的孔隙遭到灰尘的堵塞，致使部分反应过程中出现碳沉积[7]，从而造成催化剂表面的活性很难再出现。
1.2.3 高温烧结
催化剂长期暴露于温度过高的环境中引起的催化剂活性位置烧结和活性组分挥发，导致催化剂颗粒增大，比表面积减小，部分活性组分挥发损失，从而使催化剂活性降低[8]。
1.2.4 机械磨损
由于催化剂在使用过程中不可避免的会发生碰撞、摩擦，使催化剂的表面孔隙或活性部位受到磨损，从而造成催化剂活性降低、催化性能下降。
催化剂的失活会造成不必要的浪费，会给企业增加成本，降低企业效益，所以催化剂的重复使用率和再生性尤为关键，将成为社会发展的必然趋势。催化剂的再生方法有很多，具体如下：
1.3 催化剂的再生方法
传统的催化剂再生方法主要是在水和水蒸气处理下[9]，用合适的温度进行热再生。新兴的催化剂再生方法主要有：电化学再生法、化学药品再生法、有机溶剂再生法、生物再生法、微波辐射再生法、热再生法等。
1.3.1 电化学再生法
电化学再生法[10,11]是通过氧化还原，除去孔内的杂质，把孔径放大从而恢复催化剂的活性。其再生效率较高，而且能避免二次污染。此方法的优点是再生均匀[12]，耗能少，所需电解质价格较低，操作简单。
1.3.2 化学药品再生法
化学药品[13]再生法是根据催化剂吸附物质的不同，利用反应产物在一定条件下较易脱附的特点，选择不同的化学药品和工艺使吸附质与之反应，达到催化剂再生的目的。此法比较方便，针对性强，但会带来二次污染。
1.3.3 有机溶剂再生法
有机溶剂再生法[14]是利用催化剂、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系，通过改变温度、pH值等条件，打破吸附平衡，将吸附质从催化剂上解吸下来。由于有机溶剂的分离回收，使生产工艺复杂，生产成本增加，所以在实际生产中应用较少。
1.3.4 生物再生法
生物再生法[15]是利用经过培养的细菌，利用活性炭对酶有吸附作用[16]，使炭表面形成酶促中心，从而促进污染物分解，达到再生的目的。生物再生法操作简单易行，投资和运行费用都比较低，但所需时间比较长，容易受水质和温度的影响。
1.4 课题研究内容、手段及意义
1.4.1 研究内容：
本课题主要进行的是椰壳活性炭催化剂、陶瓷催化剂机械性能的研究；椰壳活性炭催化剂、陶瓷催化剂耐酸碱度的研究；椰壳活性炭催化剂、陶瓷催化剂使用寿命的研究；椰壳活性炭催化剂、陶瓷催化剂的再生方法的研究。
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