改性介孔分子篩催化聚烯烴類廢塑料裂解反應(yīng)研究.pdf

1、目前我國(guó)廢塑料擁有量已達(dá)2000萬(wàn)噸/年，成為全球最大的廢塑料市場(chǎng)和再生利用的國(guó)家。由于廢塑料(尤其是聚烯烴類)的生物降解性能差，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和巨大的資源浪費(fèi)，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(xué)品被認(rèn)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(fèi)(Al、Zr、Ti、Sn、Mo)摻雜以及酸基團(tuán)(如SO2-4、BO3-3)、堿基團(tuán)(如K2O)改性的MCM-

2、41介孔分子篩，通過(guò)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(jiàn)光譜(UV-VIS)、氨吸附-脫附(NH3-TPD)等技術(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：所合成的介孔分子篩具有較好的長(zhǎng)程有序性、結(jié)晶度、均勻的孔道結(jié)構(gòu)和分布，且酸、堿基團(tuán)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(yīng)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(yīng)，以制取液體燃料或單體為目標(biāo)，對(duì)各種改性介孔分子篩的催化裂解性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。并結(jié)合結(jié)構(gòu)表征結(jié)果，詳細(xì)研究了各種改性介孔分子篩的結(jié)構(gòu)、酸、堿性質(zhì)與催化性能之間的關(guān)系。得到如下具體結(jié)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(yīng)的較佳條件下，Al-MCM-41催化裂解LDPE和HDPE的液氣轉(zhuǎn)化率和液體收率分別為97

4、.1％和83.6％、87.5％和74.9％。對(duì)HDPE和LDPE的裂解反應(yīng)，Al-MCM-41中n(Si):n(A1)有一最佳值，說(shuō)明HDPE和LDPE催化裂解反應(yīng)受分子篩酸性的影響較大。與HZSM-5的催化裂解結(jié)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(duì)于經(jīng)過(guò)酸性基團(tuán)改性的Al-MCM-41介孔分子篩，雖其催化活性有所提高，但對(duì)液體產(chǎn)物的收率降低；對(duì)于經(jīng)過(guò)酸性基

5、團(tuán)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(duì)LDPE和HDPE催化活性仍不及Al-MCM-41，尤其對(duì)結(jié)構(gòu)高度規(guī)整的HDPE裂解活性提高很小。 而對(duì)于具有較大空間位阻的PP的催化裂解反應(yīng)，催化劑酸性在一定范圍內(nèi)對(duì)PP的裂解結(jié)果影響不明顯，表明催化劑孔結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(jié)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(shuō)明介孔分子篩的大而均勻的孔徑分御和高比表面積，對(duì)PP的裂解反應(yīng)有更高的選擇性。 堿性介孔分子