改性介孔分子篩催化聚烯烴類廢塑料裂解反應研究.pdf

1、目前我國廢塑料擁有量已達2000萬噸/年，成為全球最大的廢塑料市場和再生利用的國家。由于廢塑料(尤其是聚烯烴類)的生物降解性能差，會造成嚴重的環(huán)境污染和巨大的資源浪費，因此，廢塑料作為一種新資源必須充分加以回收利用。利用催化裂解方法回收液體燃料或化學品被認為是一種前景廣闊的有效途徑。 本文采用水熱合成法，合成出了系列金屬M(Al、Zr、Ti、Sn、Mo)摻雜以及酸基團(如SO2-4、BO3-3)、堿基團(如K2O)改性的MCM-

2、41介孔分子篩，通過X-射線粉末衍射(XRD)、N2吸附-脫附、傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、紫外可見光譜(UV-VIS)、氨吸附-脫附(NH3-TPD)等技術對其結構進行了表征。結果表明：所合成的介孔分子篩具有較好的長程有序性、結晶度、均勻的孔道結構和分布，且酸、堿基團已存在于介孔分子篩上，從而產(chǎn)生酸、堿催化活性中心。 將以上改性的介孔分子篩應用于催化低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和聚苯

3、乙烯(PS)的裂解反應，以制取液體燃料或單體為目標，對各種改性介孔分子篩的催化裂解性能進行了評價。并結合結構表征結果，詳細研究了各種改性介孔分子篩的結構、酸、堿性質(zhì)與催化性能之間的關系。得到如下具體結果： 在所合成的介孔分子篩催化荊中，Al-MCM-41催化裂解LDPE和HDPE的效果最好，所得液體產(chǎn)物收率均高于其他類型的介孔分子篩，在相應的較佳條件下，Al-MCM-41催化裂解LDPE和HDPE的液氣轉化率和液體收率分別為97

4、.1％和83.6％、87.5％和74.9％。對HDPE和LDPE的裂解反應，Al-MCM-41中n(Si):n(A1)有一最佳值，說明HDPE和LDPE催化裂解反應受分子篩酸性的影響較大。與HZSM-5的催化裂解結果相比，Al-MCM-41催化裂解LDPE和HDPE的活性略低而液體收率較高，液體產(chǎn)物中較高碳數(shù)(柴油組分)增加。對于經(jīng)過酸性基團改性的Al-MCM-41介孔分子篩，雖其催化活性有所提高，但對液體產(chǎn)物的收率降低；對于經(jīng)過酸性基

5、團改性的M(Zr、Ti、Sn、Mo)-MCM-41介孔分子篩，其催化活性和液體產(chǎn)物收率雖有所提高，但對LDPE和HDPE催化活性仍不及Al-MCM-41，尤其對結構高度規(guī)整的HDPE裂解活性提高很小。 而對于具有較大空間位阻的PP的催化裂解反應，催化劑酸性在一定范圍內(nèi)對PP的裂解結果影響不明顯，表明催化劑孔結構的作用更重要，較大的孔徑有利于PP的催化裂解。Al-MCM-41、ZrO2/Mo-MCM-41、ZrO2/Ti-MCM-

6、41和SO2-4/Zr-MCM-41催化裂解PP具有較高的催化活性和液體產(chǎn)物收率，在較佳的條件下，PP氣液轉化率和液體收率分別為94.9％和84.3％、96.6％和88.9％、91.2％和83.6％、92.0％和84.2％。與HZSM-5的催化裂解結果相比，上述催化劑催化裂解PP的活性和液體收率較高，液體產(chǎn)物中較高碳數(shù)(柴油組分)增加。說明介孔分子篩的大而均勻的孔徑分御和高比表面積，對PP的裂解反應有更高的選擇性。 堿性介孔分子