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氯代芳烃是一类重要的有机原料和化工中间体,广泛应用于农药、医药、化工、染料、制革等行业。氯代芳烃具有高毒性、环境持久性、生物蓄积性和难生物降解性,存在于土壤、大气以及水体中,严重威胁人们的身心健康和自然环境安全,因此,氯代芳烃脱氯技术受到越来越多的关注。液相催化加氢脱氯技术是一种高效、安全、低能耗的脱氯技术,能在温和条件下有效脱除氯原子降低其毒性。 本文以活性炭(C)为载体,贵金属Pd为活性组分,采用浸渍法制备了Pd/C催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和比表面积及孔容分析测定仪(BET)等一系列表征手段分析催化剂样品。结果表明:活性炭是片层状结构,Pd的引入没有改变活性炭载体的结构;Pd在活性炭表面有良好的分散性,Pd粒子颗粒较小且均一,粒径为2~10nm,平均粒径为4.40nm。 将制备的Pd/C催化剂用于1,4-二氯苯催化加氢脱氯反应。在优化反应条件下:2ml12.5 g/L1,4-二氯苯-甲醇溶液,催化剂投加量为100mg,反应温度为35℃,反应时间为4h和常压氢气,1,4-二氯苯的转化率达到100%,苯的收率达到100%。催化剂重复使用5次仍有较高的活性。对于邻、间、对三种二氯苯同分异构体而言,氯取代基的位置,即结构对二氯苯的脱氯是存在影响的,其脱氯速率为1,4-DCB>1,3-DCB>1,2-DCB。通过动力学研究发现,Pd/C催化1,4-二氯苯的反应是准一级反应,在25~35℃反应温度范围内的表观活化能为Ea=57.54 kJ/mol。 将制备的Pd/C催化剂用于1,2,4-三氯苯催化加氢脱氯反应。在优化反应条件下:2ml10g/L1,2,4-三氯苯-甲醇溶液中,催化剂投加量100mg,反应温度为40℃,反应时间为6h和常压氢气,1,2,4-三氯苯的转化率达到100%,苯的收率达到100%。催化剂重复使用四次后快速失活。Pd/C催化12,4-三氯苯的脱氯反应是准一级反应,在20~40℃反应温度范围内的表观活化能Ea=41.50kJ/mol。 将制备的Pd/C催化剂用于多氯甲苯混合物的催化加氢脱氯反应。在优化反应条件下:2ml12g/L多氯甲苯-甲醇溶液中,催化剂投加量150mg,反应温度为50℃,反应时间为6h和常压氢气条件下,最终产物甲苯的收率达到89.26%。催化剂使用一次后快速失活。 通过TEM、SEM、XRD等表征手段分析Pd/C催化剂失活原因,在催化加氢脱氯过程中,Pd/C催化剂失活的原因是催化剂表面被有机物覆盖,活性组分Pd发生团聚和部分流失。