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研究生:柯子星
研究生(外文):Tzu-Hsing Ko
論文名稱:以Pt/γ-Al2O3觸媒焚化處理甲基異丁基酮之研究
指導教授:朱信朱信引用關係
指導教授(外文):Hsin Chu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:環境工程學系
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:191
中文關鍵詞:Pt/γ- Al2O3觸媒VOCs
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摘 要
本研究探討鉑觸媒(Pt/γ-Al2O3)焚化處理甲基異丁基酮之研究。實驗探討分為三部分:
1. 以Pt/γ-Al2O3觸媒焚化處理甲基異丁基酮之操作參數,包括操作溫度、進流濃度、空間流速與氧氣濃度。
2. 甲基異丁基酮對觸媒長期活性衰退的探討。並藉由其他輔助設備如SEM、BET、XRD、EA、EDS、FTIR、TGA等了解活性衰退之觸媒表面的特性。
3. 以三種反應動力模式Power rate law、Mars - Van Krevelen model及Langmuir-Hinshelwood model來探討觸媒焚化處理甲基異丁基酮的最佳動力模式。
在操作參數探討方面,以Pt/γ-Al2O3觸媒焚化處理甲基異丁基酮,其轉化率隨操作溫度的增加而增加,隨氧氣濃度的增加而增加,但隨進流濃度與空間流速的增加而減少。其中以操作溫度為影響最大的因子,其次是氧氣濃度,空間流速,而進流濃度影響最小。
在觸媒活性衰退探討方面,由元素分析儀(EA)分析的結果顯示造成觸媒活性衰退的原因是積碳(Coke)所造成,而在低溫下(423K)積碳的現象明顯比在高溫下(573K)來的明顯。
以微分型反應器的方式進行實驗。在實驗範圍內,反應以Power rate law描述較為適當。所求得之觸媒反應之活化能Ea=46.19KJ/mol。

Abstracts
This study research Methyl Isobutyl Ketone (MIBK) decomposed over the Pt/γ-Al2O3 catalyst in the fixed bed reactor. It can be divided into three major parts.
1. To discuss the effect of operating factors , including operating temperature、concentration of MIBK、space velocity and oxygen concentration on the performance of the Pt/γ-Al2O3 catalyst.
2. A couple of activity-tests of the Pt/γ-Al2O3 catalyst were carried out to characterize the effect of MIBK poisoning. We employe some instruments, such as SEM、BET、XRD、EA、EDS、FTIR and TGA were use to determinate the deactivation of the Pt/γ-Al2O3 catalyst
3. Three kinetic models, including Power rate law、Mars-Van Krevelen model and Langmuir Hinshelwood model were used to fit the kinetic data of the decomposition of MIBK.
On the discuss of the effect of operation factors,the conversion increase with increasing operating temperature and oxygen concentration. The conversion decrease with increasing space velocity and concentration of MIBK .The most effective factor is "operation temperature" on the catalytic oxidation, then is oxygen concentration. Concentration of MIBK and space velocity are effectivity catalytic oxidation in seriation.
The result of catalysts deactivation were shown as following:
By the element analyzer (EA), the factor of catalysts activities deactivation were due to " Coke" .At low temperature (423K), the phenomena of coke was more obvious than at high temperature (573K).
In the operation range of this experiment, we can find that Power rate law is suitable for the catalytic decomposition of MIBK. We obtain the activity energy Ea=46.19KJ/mol

總目錄
第一章 前言1
1-1 研究動機1
1-2 研究內容與架構2
第二章 文獻回顧4
2-1 VOCS的來源及危害4
2-1-1 VOCs的定義4
2-1-2 VOCs的主要來源5
2-1-3 VOCs的主要特性10
2-1-4 VOCs使用狀況11
2-1-5 VOCs對環境及人體的影響12
2-2甲基異丁基酮(MIBK)的特性12
2-2-1 甲基異丁基酮的危害14
2-3 VOCS的控制技術16
2-3-1 VOCs處理技術分類17
2-3-2 VOCs及臭味已商業化技術處理特性及分類17
2-4 觸媒焚化操作參數之探討35
2-4-1 觸媒焚化效率計算35
2-4-2 操作參數的影響因子36
2-4-3 觸媒活性的衰退43
2-5 觸媒焚化反應動力之探討47
2-5-1 柱流式反應器基礎理論49
2-5-2 微分型反應器51
2-5-3 觸媒異相反應模式52
第三章 研究方法與實驗設備60
3-1 研究方法60
3-1-1 實驗規畫60
3-1-2 實驗步驟與方法61
3-2 實驗設備65
3-2-1 實驗系統裝置65
3-2-2 試藥與氣體72
3-3 預備實驗101
3-3-1 檢量線製作101
3-3-2 質量流量計校正102
3-3-3 廢氣模擬系統穩定性測試105
第四章 結果與討論106
4-1 觸媒效應106
4-2 熱重分析(TGA)109
4-3 甲基異丁基酮觸媒焚化之操作參數探討111
4-4 甲基異丁基酮對觸媒焚化效能活性衰退的探討123
4-4-1 觸媒衰退現象123
4-4-2 BET分析125
4-4-3 X射線繞射(XRD)分析125
4-4-4 掃描式電子顯微鏡(SEM)分析128
4-4-5 表面元素分析(EDS)134
4-4-6 元素分析(EA)138
4-4-7 FTIR分析139
4-4-8 孔隙體積與孔徑的分析141
4-5 觸媒焚化反應動力模式探討146
第五章 結論與建議170
5-1結論170
5-2 建議171

參考文獻
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