1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上催化劑在生活中的應(yīng)用 參加者：李洋 班級(jí)：高一（2）班 地點(diǎn)：合肥市 時(shí)間：暑假現(xiàn)將此次實(shí)踐活動(dòng)的有關(guān)情況報(bào)告如下：催化劑會(huì)誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生改變，而使化學(xué)反應(yīng)變快或減慢或者在較低的溫度環(huán)境下進(jìn)反應(yīng)。催化劑在工業(yè)上也稱為觸媒?；瘜W(xué)催化劑的應(yīng)用歷史很長(zhǎng)， 特別在石油化工、精細(xì)化工、有機(jī)化工和生物化工中，可以說(shuō)，催化技術(shù)已成為化學(xué)工業(yè)最關(guān)鍵的核心技術(shù)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到目前為止，人類所掌握的化學(xué)反應(yīng)80%以上必須在催化劑存在下才能實(shí)現(xiàn)。在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，最常用的催化劑是無(wú)機(jī)酸和無(wú)機(jī)堿。催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響非常大，有的催化劑可以使化學(xué)反應(yīng)速率加快到幾百萬(wàn)倍以上。催化劑一般具

2、有選擇性，它僅能使某一反應(yīng)或某一類型的反應(yīng)加速進(jìn)行。例如，加熱甲酸發(fā)生分解反應(yīng)，一半進(jìn)行脫水，一半進(jìn)行脫氫。催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有極其重要的地位?，F(xiàn)在幾乎有半數(shù)以上的化工產(chǎn)品，在生產(chǎn)過(guò)程里都采用催化劑。例如，合成氨生產(chǎn)采用鐵催化劑，硫酸生產(chǎn)采用釩催化劑，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產(chǎn)中，都采用不同的催化劑。由氯酸鉀分解制取氧氣，除了用二氧化錳作催化劑以外，還可用氧化鐵、粗食鹽、氧化銅、氧化鎂、氧化鉻、褐色細(xì)砂、粘土等作催化劑。但它們的催化作用，依次減弱。 燃煤催化劑一般選擇最廉價(jià)的原料廢棄 物。試驗(yàn)證明, 許多廢棄物具有明顯的催化燃燒作用, 且具有環(huán)境保護(hù)的 效能。常用燃

3、煤催化劑的廢氣物有: 第一,煤灰。煤灰是煤中灰分在燃燒過(guò) 程形成的剩余物。煤中的灰分是內(nèi)在的催化劑?；曳诌^(guò)多不利于燃燒, 過(guò) 少也很難著火。第二, 造紙黑液。造紙廠排放的堿性黑液含有大量 K2CO3, Na2CO3, KOH, NaOH 和 Ca( OH) 2 等, 它是效果較好的燃煤催化劑。將干燥 的造紙黑液適量加入煤中, 可使煤的著火溫度降低 30 50 , 促使煤 完全燃盡。另外, 它還有脫硫作用, 脫硫率可達(dá)到 35%58% , 這對(duì)環(huán)境保 護(hù)是有利的。第三, 堿廠廢液。堿廠廢液中含有大量 CaCO3 和少量 CaCl2, 適當(dāng)加入這種廢液有利于煤著火燃燒, 同時(shí)也具有脫硫作用, 脫硫

4、率可 達(dá)到 44%以上。第四, 鐵礦石粉, 鐵礦開采過(guò)程中產(chǎn)生的鐵礦石粉, 其中 富含 Fe2O3, 是較好的燃煤催化劑原料。有的鐵礦石山不具備開采價(jià)值, 經(jīng)多年的風(fēng)化, 山坡多積存大量的鐵礦石粉末, 可以收集使用。第五, 草 木灰。草木灰中含有 KOH , 沖水過(guò)濾后可以得到溶液, 曬干后便可從溶 液中提取用作燃煤催化劑的粗品 KOH。第六, 石灰。生石灰和熟石灰均 可作為燃煤催化劑原料, 其中要特別強(qiáng)調(diào)的是 Ca2+明顯具有脫硫的作 用。除上述幾種之外, 其他可用作燃煤催化劑的廢棄物還有很多, 例如廢 棄的白泥、煉鐵爐爐渣、電石廢渣以及某些化工廠的廢液等等。碳總的來(lái)說(shuō), 燃煤催化劑提高了煤

5、的揮發(fā)分析出速率, 降低了煤的著 火溫度, 縮短了點(diǎn)火延遲時(shí)間, 加快了焦炭燃盡速率, 并具有脫硫脫氮的 明顯作用( 提高了固硫率和固氮率) 。其次, 加入催化劑后, 鍋爐燃燒趨于 完全, 在鍋爐蒸發(fā)量略有增大的情況下, 煤耗量有所降低, 汽煤比相對(duì)提 高 6.02%。盡管變化幅度不大, 卻說(shuō)明催化劑能夠改善鍋爐燃燒工況, 提 高了鍋爐熱效率。 ( 1) 在煤中添加某些堿金屬或堿土金屬化合物可不同程度地起到促 進(jìn)燃燒作用。燃煤催化劑在煤炭燃燒中能有效地降低煤炭著火溫度, 同 時(shí)起到促進(jìn)燃燒和減少污染排放的作用。催化劑為原料煤在燃燒過(guò)程中 提供了燃燒初期必需的氧氣, 提高了煤炭顆粒的燃燒速度,

6、即使煤質(zhì)不 好, 通過(guò)添加催化劑, 也可以保證鍋爐的燃燒情況和出力負(fù)荷, 充分利用 了煤炭資源。 ( 2) 含催化劑 C 的礦粉是效率較好的催化劑, 價(jià)廉、來(lái)源廣、有很好 的工業(yè)應(yīng)用前景; 煤脫硫助燃材料, 適用于各種工業(yè)鍋爐、電站鍋爐燃煤 過(guò)程中 SO2 的脫除。 ( 3) 在煤燃燒以及煤中 S 與 N 向 SO2 及 NO 轉(zhuǎn)化的過(guò)程中, FeCl3 既 起到催化劑的作用, 同時(shí)又起吸收劑的作用。FeCl3 催化作用表現(xiàn)在降低 了 SO2 和 NO 生成反應(yīng)的表觀活化能。 ( 4) 煤脫硫助燃材料”內(nèi)含有鈣、鎂和催化劑, 煤炭燃燒時(shí), 產(chǎn)生的 二氧化硫、三氧化硫與鈣化合成亞硫酸鈣、硫酸鈣,

7、 固定在灰渣中“。 煤脫 硫助燃材料”內(nèi)的活性金屬氧化物, 可以起到助燃和催化燃燒的作用, 改 變了原來(lái)燃燒不充分的狀況。脫硫粉內(nèi)還有相當(dāng)數(shù)量的單質(zhì)金屬高能燃 料, 燃燒時(shí)和強(qiáng)氧化劑發(fā)生反應(yīng)釋放出大量的熱能, 使燃燒溫度提高, 促 使劣質(zhì)煤中原來(lái)不能燃燒的成分, 如煤矸石, 也能充分燃燒, 使燃燒后的 爐渣含碳量下降。 ( 5) 在煤中添加某些堿金屬或堿土金屬化合物可不同程度地起到促 進(jìn)燃燒作用。燃煤催化劑在煤炭燃燒中能有效地降低煤炭著火溫度, 同 時(shí)起到促進(jìn)燃燒和減少污染排放的作用。催化劑為原料煤在燃燒過(guò)程中 提供了燃燒初期必需的氧氣, 提高了煤炭顆粒的燃燒速度, 即使煤質(zhì)不 好, 通過(guò)添加

8、催化劑, 也可以保證鍋爐的燃燒情況和出力負(fù)荷, 充分利用 了煤炭資源。我國(guó)是世界上染料生產(chǎn)和消費(fèi)的第一大國(guó),染料及印染廢水污染量大面廣。染料及印染廢水屬于治理難度較大的工業(yè)廢水之一,它具有水量大、色度高、化學(xué)成分復(fù)雜、難生化降解等特點(diǎn)。這類廢水中的主要污染物有、有機(jī)有毒物質(zhì)和色度等。染料及印染廢水常采用過(guò)濾、沉淀、混凝為主的物化法,光催化氧化法降解染料廢水是最近的一個(gè)研究熱點(diǎn),研究表明以2、等作為光催化劑可以有效降解廢水中的染料等有機(jī)物。綜述了不同光催化劑的研究狀況及其對(duì)染料和印染廢水處理的作用機(jī)制。對(duì)染料的光催化效果除2以外,作為半導(dǎo)體光催化劑的還有、等。王文保等人對(duì)光催化降解可溶性染料進(jìn)行

9、了研究,發(fā)現(xiàn)在紫外光照射下,隨著光照時(shí)間增加,脫色率提高。對(duì)于芳甲烷結(jié)構(gòu)的堿性綠降解效果最好,可達(dá)94 .4%,蒽醌類活性藍(lán)效果最差,為58. 8%,偶氮類結(jié)構(gòu)的活性黃6等居中。ZnS自制、試劑和光催化降解效果的比較王伯勇等人使用(3)2和制成的、試劑、和2對(duì)在高壓汞燈照射下的甲基橙進(jìn)行了脫色反應(yīng),通過(guò)對(duì)其降解速率常數(shù)的比較,可以看出,其脫色降解能力分別為:自制試劑2。國(guó)外也有人對(duì)和2光催化氧化活性紅的效果進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)前者的脫色效果要高于后者,但和2作為一個(gè)共同體系來(lái)進(jìn)行光催化降解時(shí),效果會(huì)更佳。 23的光催化性能Bi2O323也是一種具有能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料,在光照下也會(huì)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化還

10、原性的電子空穴,從而可以降解吸附在催化劑表面的有機(jī)物。但是電子和空穴也存在復(fù)合的可能性,因此必須用適當(dāng)?shù)姆@劑先吸附在催化劑表面,才能有效防止電子空穴的復(fù)合。王俊珍對(duì)23光催化堿性綠、活性黃6、酸性紅3、活性紫紅2和弱酸性2等進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)在同樣的條件下堿性綠的光催化脫色率最高,可達(dá)96. 6%,而活性黃6的效果最差,僅為24. 4%,這是由于催化劑對(duì)不同染料的吸附或者俘獲作用不同所引起的鈣鈦礦型負(fù)荷氧化物對(duì)某些染料的光催化降解研究采用檸檬酸法合成的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物3和3-對(duì)不同水溶性染料具有光催化降解作用。桑麗霞等采用水溶性酸性紅3、活性翠蘭、弱酸性藍(lán)2和活性紫紅4種染料溶液進(jìn)行3和3-

11、光催化下的降解反應(yīng),并對(duì)脫色后的溶液進(jìn)行過(guò)濾和分析。結(jié)果表明對(duì)這4種染料的降解脫色率可以達(dá)到95%以上,而3的光催化活性不如3-,這與其分子組成結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系其它光催化劑對(duì)染料廢水光降解的研究朱展才等人采用化學(xué)沉淀法合成0. 60 .4/712. 5復(fù)合納米材料,并以其作為光催化劑,對(duì)藍(lán)色染料的降解效果進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)表明,經(jīng)過(guò)23與23浸漬處理后的復(fù)合納米晶對(duì)維多利亞藍(lán)、夜藍(lán)、硫酸耐曬藍(lán)等染料有顯著的光降解作用,降解效率可達(dá)99%以上。越來(lái)越多的材料可以用作光催化劑來(lái)處理染料及印染廢水。有人研究 3的光催化性能、各種復(fù)合材料如添加的2材料等對(duì)染料廢水的降解,為使用光催化降解廢水提供了新的途徑。光催化氧化法處理染料和印染廢水是最近幾年的研究熱點(diǎn),隨著催化劑等新材料的不斷發(fā)現(xiàn)和能源意識(shí)的逐漸增強(qiáng),越來(lái)越感覺(jué)到基于光催化的廢水處理技術(shù)的良好前景。對(duì)于高效光催化劑的研究和開發(fā),最佳催化條件的探索以及如何將該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室推廣到大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用,還有許多研究工作要做。發(fā)展光催化氧化技術(shù)需要解決的問(wèn)題主要包括:(1)幾乎所有的催化需要解決的第一個(gè)問(wèn)題就是高效催化劑的研制,光催化氧化也不例外。具體來(lái)說(shuō),目前這方面要做的工作是開發(fā)高效的、合乎實(shí)際使用需要的催化劑。(2)利用先進(jìn)手段,識(shí)別和鑒定催化氧化中間產(chǎn)物