UF膜法CuO及富氧气用于异丙苯氧化反应的研究

论文摘要

根据超滤（UF）膜可以形成微相接触条件的特点,用中空纤维超滤膜制备了纳米CuO,采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和比表面积孔径测定仪对合成催化剂的结构和形貌进行了表征,并与水热法CuO、研磨法CuO、商品CuO作比较;另外结合富氧膜提供的富氧气为氧化剂研究异丙苯氧化制CHP的反应,考察了不同方法制备的CuO催化剂、催化剂用量、富氧气通量、富氧气O2含量及反应温度对异丙苯氧化反应的影响。研究结果表明:UF膜法CuO是以单斜晶系为主的薄片晶体,晶粒间存在大量的缺陷;UF膜法、水热法、研磨法及商品CuO的平均粒径分别为14、32、50和144 nm,相应比表面积分别为35.81、24.91、18.57和8.56 m2/g;增大UF膜内侧物料流速和增大NaOH与Cu（NO3）2配比,均可减小晶片厚度及增大晶片比表面积,增加催化剂的催化性能。在反应温度90℃,富氧气O2体积分数28.8%通量120L/h,UF膜CuO催化剂用量0.01g/mL条件下,反应10h,CHP累计质量分数达到28%,符合工业化的要求。在相同试验条件下,UF膜法CuO比商品CuO的催化剂效果提高50%60%,膜法富氧气使异丙苯氧化反应效率比空气氧化提高一倍。研究还表明反应最佳富氧气O2体积分数为29%左右,与富氧膜特性吻合;UF膜法CuO与膜法富氧气的组合,可以产生最佳的反应转化率与最佳的选择性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 异丙苯概况
• 1.1.1 异丙苯反应简介
• 1.1.2 传统的异丙苯氧化工艺
• 1.1.3 改进的异丙苯氧化攻艺
• 1.2 纳米 CuO 催化剂的研究进展
• 1.2.1 固相法
• 1.2.2 液相法
• 1.2.3 电化学法
• 1.3 膜化学反应器的研究进展
• 1.3.1 膜反应分离器
• 1.3.2 膜混合反应器
• 1.3.3 膜混合反应分离器
• 1.3.4 膜介观孔道反应器
• 1.4 富氧膜的研究进展
• 1.4.1 富氧膜富氧原理
• 1.4.2 富氧膜的应用
• 1.5 本课题指导思想
• 1.6 本课题所要解决的问题
• 第二章 纳米CuO 的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 试验原料及方法
• 2.2.1 试验所用药品
• 2.2.2 试验所用仪器
• 2.2.3 纳米CuO 的制备
• 2.2.4 纳米CuO 的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 XRD 分析
• 2.3.2 SEM 分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 CuO 催化剂反应特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验原料及方法
• 3.2.1 试验所用药品
• 3.2.2 试验所用的仪器
• 3.2.3 CHP 分析测定方法
• 3.2.4 催化剂的回收
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 三种方法制备的CuO 及商品CuO 对氧化反应的催化作用
• 3.3.2 UF 膜法膜面流速对CuO 催化活性的影响
• 3.3.3 UF 膜法反应物配比对CuO 催化活性的影响
• 3.3.4 回收试验
• 3.4 本章小结
• 第四章 富氧气及UF 膜法CuO 用于异丙苯氧化反应的研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验原料及方法
• 4.2.1 试验所用药品
• 4.2.2 试验所用仪器
• 4.2.3 富氧气的制备
• 4.2.4 异丙苯氧化制备CHP 反应
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 膜法富氧气操作特性
• 4.3.2 催化剂用量的确定
• 4.3.3 富氧空气通量的影响
• 4.3.4 富氧气体积分数的影响
• 4.3.5 反应温度对CuO 催化性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文