第十四章非均相化学反应器

时间：2026-05-01

第十四章非均相化学反应器

第十四章非均相化学反应器本章主要内容第一节固相催化反应器第二节气液相反应器非均相反应的特点：? 存在不同“相”之间的物质传递

第十四章非均相化学反应器

第一节固相催化反应器本节的主要内容一、固相催化反应与固体催化剂二、固相催化反应过程三、固相催化反应的本征动力学四、固相催化反应的宏观动力学五、固相催化反应器的设计与操作

第十四章非均相化学反应器

第一节固相催化反应器一、固相催化反应与固体催化剂 (一)催化反应的特征及其在环境工程中的应用催化剂：能改变反应的速率，而本身在反应前后并不发生变化的物质。催化反应：均相催化反应、非均相催化反应应用：有机废气的催化氧化处理(Pt,Mn-Cu,Mn-Fe); 低浓度废水、污染地下水的高级氧化处理(TiO2); 高浓度有机废水的催化湿式氧化；硝酸根废水、硝酸盐污染地下水的催化还原处理(Fe)。

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第一节固相催化反应器催化反应的基本特征：催化剂本身在反应前后不发生变化，催化剂能够反复利用，所以一般情况下催化剂的用量很少。催化剂只能改变反应的历程和反应速率，不能改变反应的产物。对于可逆反应，催化剂不改变反应的平衡状态，即不改变化学平衡关系。催化剂对反应有较好的选择性，一种催化剂一般只能催化特定的一个或一类反应。

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第一节固相催化反应器(二)固体催化剂 1、固体催化剂的组成活性物质、载体、助催化剂、抑制剂 (1)活性物质：催化剂中真正起催化作用的组分，它常被分散固定在多孔物质的表面。(金属、金属氧化物) (2)载体(担体):载体常常是多孔性物质，主要作用是提供大的表面和微孔，使催化活性物质附着在外部及内部表面。 (3)促进剂：改善催化剂活性(氨催化合成铁催化剂+CaO) (4)抑制剂：抑制催化剂活性，增强稳定性(银催化剂中加入卤化物控制乙烯的完全氧化) 影响催化剂寿命的主要因素？

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表 16.1-1 常用的固体催化剂载体类型无孔低表面载体有孔低表面积载体载体石英粉碳化硅浮石碳化硅烧结物耐火砖硅藻土有孔高比表面活性炭积载体硅胶活性氧化铝活性白土硅酸铝比表面积(m /g) 特点 1 左右硬度高，导热性好，耐热 <20 耐高温2

500~1500 200~600 160~350 150~230

孔结构多种多样，表面积随制法而变化；载体自身亦能提供活性中心

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第一节固相催化反应器2.固体催化剂的物理性状(1)比表面积(as)(Specific Surface Area) 包括外表面积和内表面积)称为比表面积,以as表示。大多数固体催化剂的比表面积在5~1000m2/g之间。 (2)孔体积(Vg)和孔隙率(εp) 每克催化剂内部微孔所占的体积。孔隙率

是固体催化剂颗粒孔容积占总体积的分率。 (3)固体密度(ρs )和颗粒密度(ρP ) : 固体密度(ρs ) :指催化剂固体物质本身的密度。颗粒密度(ρP ) :指单位体积固体催化剂颗粒(包括孔体积)的质量。

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第一节固相催化反应器

(4)微孔的结构与孔体积分布 (5)颗粒堆积密度( ρb ) 固体催化剂填充层的密度(重量与填充层体积之比) (6)填充层空隙率(εb) 固体催化剂填充层内空隙体积与总体积之比。

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第一节固相催化反应器二、固相催化反应过程固相催化反应的发生场所：催化剂的表面(外、内表面)流体主体边界层内表面 A2 6