含氯有机固废资源化利用的催化加氢脱氯工艺研究

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含氯有机固废,是当前环境污染治理的关键议题之一。由于氯原子为强吸电子基团,导致含氯化合物的电负性高,在自然界中难以被降解、毒性较大对环境和人类健康危害极大。催化加氢法脱氯具有操作简便、效率高、绿色环保等优点,符合环保要求和可持续发展理念[1],已成为当前含氯固废资源化利用的重要手段。本论文从非选择性脱氯、选择性脱氯和脱氯偶联三个方向着手,致力于含氯有机固废资源化利用的催化加氢脱氯工艺研究。具体内容如下:在概述一些工业常见含氯化合物的基础上,介绍含氯化合物固废的处理方式及治理现状,并讨论采用催化加氢脱氯和脱氯偶联等方式处理含氯固废的优势。在总结影响催化加氢处理含氯固废的关键因素的基础上,进一步提出了本课题的选题依据和主要研究内容。以Pd/C为催化剂,从苯系含氯有机固废非选择性脱氯、多氯有机固废选择性脱氯、吡啶系含氯有机固废非选择性脱氯三个角度,研究了三种不同体系含氯固废(2,3,5-三氯对苯二甲醚、1,2,3-三氯苯、2-氯吡啶)的催化加氢脱氯资源化利用技术,并系统考察了溶剂、碱助剂等参数对催化转化率和选择性的影响。其中,2,3,5-三氯对苯二甲醚脱氯得到对苯二甲醚和2-氯对苯二甲醚的总选择性>99%;以DMSO为溶剂,1,2,3三氯苯加氢脱氯制备二氯苯的选择性可达到95%;在2-氯吡啶催化加氢脱氯中,使用碳酸钾为碱助剂,即可保证杂环不被过度氢化,转化率和选择性都达到99%。将直接催化加氢脱氯技术拓展到脱氯偶联制备高附加值化学品体系中。研究了以Pd/C为催化剂,将工业含氯芳香化合物固废通过脱氯偶联得到联苯类衍生化合物的工艺路线。其中,以甲醇作为氢供体,借助相转移催化剂,实现了氯苯到联苯的高效加氢脱氯偶联;4-氯代苯酐在Pd/C的催化加氢条件下亦可以很好地脱氯偶联制备得到3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐。在总结论文研究结果的基础上,对含氯固废的催化加氢脱氯资源化利用做了一定展望。
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