实验六催化教材燃烧法净化挥发性有机污染物

实验六 催化燃烧法净化挥发性有机污染物
一、实验目的
涂料，印刷，喷漆，电缆等行业的生产过程中会排放出含有多种烃类化合物的废气，这些废气的排出对大气环境将造成严重污染。

催化燃烧法可在较低温度下对这些有机废气进行处理，且不产生二次污染，不受组分浓度限值，应用广泛。

催化剂活性优劣直接影响治理效果。

因此催化剂选择是否得当，将是实现该法的决定因素之一。

本实验利用丙酮作为有机污染物，净化处理。

本实验要求如下：
1、 弄清自行设计并安装实现催化反应的工艺流程，掌握有关仪器设备使用方法；
2、 了解催化剂活性测定基本方法，并学习选择和评价催化剂；
3、 学会工艺条件试验方法，通过实验选择适宜的工艺参数，为催化反应提供设计依据。

二、实验原理
烃类化合物在一定温度下可发生氧化反应，生成无毒的二氧化碳和水。

若采用适宜的氧化型催化剂，则可使燃烧温度降低（300～400℃），且无火焰产生。

丙酮在催化剂作用下，将发生深度氧化反应。

O
3H 3CO 422233+⎯⎯→⎯+催化剂O COCH CH
催化反应一定要在一定温度下才能发生，这个温度称为起燃温度，不同催化剂起燃温度不同，起燃温度高低及丙酮转化率大小是评价催化剂活性的标志。

三、实验装置、流程仪器设备和试剂
本实验流程分为三部分：配气部分，催化反应部分和测试部分。

配气部分：空气泵减压分成两路，一路作为稀释气体进出混合器，一路进入丙酮发生器，将挥发的丙酮带出，然后也进入混合器，气体混合均匀，测定其浓度；
反应部分：混合器预热后进入催化床，并穿过催化剂层，内装200ml催化剂。

该反应管置于管式反应器之后，当管式加热器电加热达到一定温度后，丙酮便在催化剂上反应。

反应后气体通过取样口进行间歇取样，经夹套水冷却后进行测量，由此可以得到丙酮组分浓度，并计算其催化转化效率：
%1000
×−=
i
i C C C η
经过催化反应器后未分解的丙酮气体，在利用活性炭进行吸附处理后排放到大气中。

四、实验步骤
1、将200ml MnOx/Al2O3催化剂装入反应管，将200ml 10～20目石英砂装入气体混合管，按
照流程将各单元连接起来。

2、检查系统有无漏气，电路是否正确。

3、启动气泵，调节转子流量计3和转子流量计6的流量，使操作空速Vsp保持一致：
θ/
Vsp=；Vc为气体流量，θ为催化剂体积；
Vc
4、打开电加热器的开关，按照指定程序升温，待进气温度稳定在200℃后，测定反应器进出口的丙酮浓度。

控制反应温度在200～380℃范围内，每升高一次温度，测定一次浓度值。

5、把温度控制在丙酮的转化率达到90%条件下，调节气量使得空速从5000h-1变化到40000h-1，应尽量保持反应器进口丙酮浓度不变，依次测定在各空速条件下，气体进出口浓度，并计算空速与丙酮转化率之间的关系。

6、在丙酮转化率达到90%的温度条件下，调节两路气量大比例，使配气浓度从几百ppm变化到几千ppm，尽量保持空速不变，依次在各进气浓度条件下，测量丙酮在反应器进出口的浓度，通过计算得到气体浓度与转化率之间的关系。

7、利用有机废气测定仪所带的采样泵，从不同的采样口抽取气体，并测得丙酮的浓度。

五、实验结果整理
1、保持进口气体流量，改变温度条件，研究温度变化对去除效率的影响；
2、保持实验温度，改变气体流量（浓度），考察气体流量（浓度）对去除效率的影响。

六、实验结果与讨论
对上述三种曲线的变化趋势进行分析讨论。

实验记录表：
班级 ； 组： ；姓名：
温度（℃） 150 200 250 300
进口浓度（ppm）
出口浓度（ppm）
去除率（%）
班级 ； 组： ；姓名：
流量（m3/h） 0.02 0.05 0.10 0.15 进口浓度（ppm）
出口浓度（ppm）
去除率（%）
七、思考题
1、分析一下影响实验准确性的因素有哪些；
2、讨论一下反应温度，气体进口浓度，空速等因素对去除率的影响。