论文题目：高熵分子筛催化剂超临界催化氧化焦化废水的应用研究
摘要：焦化废水是一种有难降解、有毒有害的工业废水,普通的处理方式很难将其完全降解,达到排放要求。焦化废水排放到环境中会对水体生物以及人类健康造成危害,随着国家对环保的要求愈趋严格,开发出一种高效绿色的工艺以处理高浓度焦化废水愈加显得重要。超临界水催化氧化技术（CSCWO）,作为高浓度有机废水的最优处理方式之一,对焦化废水有着很好的去除效果,但超临界苛刻的反应条件对该技术有很大的限制。高效稳定的催化剂,可提高催化效果,降低反应条件、减少反应时间,对CSCWO技术的工业推广具有非凡的意义。本文在综述了CSCWO技术的现状及催化机理的基础上,制备了一种用于超临界高效催化降解焦化废水的催化剂,并以武汉某石化厂焦化废水为研究对象对催化剂的特性进行了全面的研究,其主要结论如下:（1）催化剂以硅铝分子筛作为载体。使用稀土元素Yb改性分子筛,对载体的稳定性具有最好促进作用。采用浸渍烧结法,将V、W、Ti在800℃条件下焙烧6h,使之固定在分子筛载体上,制备成催化剂。以制备成的催化剂在超临界条件下降解焦化废水,以催化剂失重率为研究对象,分析催化剂活性组分的最佳占比,试验得出活性元素对应试剂质量分数V=3.82%,W=1.00%,Ti=6.25%时催化剂的失重率最低。（2）分析了催化剂在降解焦化废水时,温度、压力、反应时间、过氧比对COD以及NH3-N去除率的影响。结合响应面优化法,建立回归模型。分析各因素的交互作用,得出催化剂超临界催化降解焦化废水时,对COD以及NH3-N去除率影响顺序相同,依次为温度T＞反应时间t＞EO＞压强P;并得出催化剂对COD最优去除率的反应条件是温度448.16℃,压力为24.19MPa,时间为16.19s,过氧比为2.45,此时去除率为99.97%。NH3-N最优去除率的反应条件是温度436.21℃,压力为29.38MPa,时间为1.99s,过氧比为3.34,此时去除率为98.74%。（3）在超临界环境中催化降解焦化废水,回归分析得知:焦化废水未添加催化剂条件下活化能97.56 k J/mol,加入催化剂后反应活化能明显降低为23.89 k J/mol,并计算出反应动力学方程:（?）（4）利用密度泛函理论的模拟软件Material studio分析了特征污染物苯酚、吲哚的量子力学参数,推测催化剂降解焦化废水特征污染物的反应过程。（5）比较高熵分子筛催化剂在超临界催化焦化废水反应中活性组分的溶出率,结合催化剂反应前后孔隙度的变化,评估催化剂在工业应用中的价值。
关键词：焦化废水;超临界催化氧化;高熵;最佳反应条件;反应动力学;降解途径
学科专业：环境工程
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 焦化废水概述
1.1.1 焦化废水特性
1.1.2 焦化废水国内外处理现状
1.1.3 焦化废水处理原则
1.2 超临界催化氧化技术概述
1.2.1 超临界水的特性
1.2.2 超临界水氧化技术的发展
1.2.3 超临界水氧化技术的技术原理
1.2.4 超临界氧化技术的技术限制及处理方法
1.3 超临界水催化氧化中的催化剂
1.3.1 超临界水催化氧化中的催化剂分析
1.3.2 超临界催化剂的活性组分分析
1.3.3 超临界催化剂的载体分析
1.4 分子筛载体在超临界反应中的应用
1.5 载体改性元素的选择分析
1.6 催化剂活性组分的确定
1.7 研究目的及意义及研究内容
1.8 研究技术路线
第2章 研究方法
2.1 试验药品、仪器
2.1.1 实验主要药品
2.1.2 试验仪器与设备
2.1.3 SCWO试验装置介绍
2.1.4 SCWO反应装置操作流程
2.2 催化剂性能参数的确定
2.2.1 催化剂的表征方法
2.2.2 各指标参数的测量方法
第3章 催化剂超临界催化降解焦化废水的研究
3.1 焦化废水水质分析
3.2 催化剂的制备方法
3.3 催化剂最佳活性组分比例的确定
3.4 催化剂的表征分析结构
3.4.1 催化剂XRD衍射结果
3.4.2 催化剂SEM/TEM衍射结果
3.5 反应参数对催化效果的影响分析
3.6 多因素对去除率的交互影响结果
3.7 分子筛催化剂RSM模型验证
3.8 本章小结
第4章 催化剂超临界氧化降解焦化废水反应动力学
4.1 反应动力学理论分析
4.2 反应动力学模型的建立
4.3 本章小结
第5章 超临界催化氧化降解有机物路径与机理研究
5.1 密度泛函理论与量子力学分析
5.2 催化剂超临界降解焦化废水的产物及路径研究
5.2.1 催化剂超临界降解苯酚及吲哚的产物及路径研究
5.2.2 催化剂超临界降解吲哚的产物及路径研究
5.3 催化剂的稳定性分析
5.3.1 反应前后催化剂孔隙结构分析
5.3.2 催化剂的金属溶出率分析
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 主要创新点
6.3 展望
致谢
参考文献