近年來,我國的大氣環(huán)境污染形勢仍然十分嚴峻,以PM2.5為特征的霧霾天氣對環(huán)境和人類健康造成極大危害。揮發(fā)性有機化合物（VOCs）和細顆粒物（PMs）作為重要的大氣污染源,其控制和治理迫在眉睫。在現(xiàn)有的治理方法中,催化氧化是降解VOCs切實可行的處理技術(shù);膜過濾技術(shù)則是高效的PMs捕集凈化技術(shù)。然而,在復合污染條件下,大氣具有更強的PM2.5生成趨勢,開展集除塵與催化一體化的處理模式對工業(yè)源復雜煙氣多污染控制顯得至關(guān)重要,也是目前大氣污染治理技術(shù)的重要發(fā)展方向。多孔陶瓷膜是一種新型的無機分離膜材料,具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、機械強度高、耐熱沖擊性良好、可再生、環(huán)境友好等優(yōu)點,在大氣污染治理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,已成為高溫氣體凈化領(lǐng)域中實現(xiàn)氣固分離的關(guān)鍵部件。此外,多孔陶瓷膜可提供豐富的孔道和大比表面積,具有優(yōu)良的催化劑負載條件。通過對陶瓷膜負載催化劑活性組分,可組裝成陶瓷基整體式催化劑,不僅可以過濾細顆粒物,還可以用來催化降解VOCs,可實現(xiàn)陶瓷膜的除塵和催化功能耦合。傳統(tǒng)顆粒堆積成型的多孔陶瓷膜,因孔隙率較低、壓降大、尺寸難調(diào)、自重大而其結(jié)構(gòu)需進一步優(yōu)化。本課題采用莫來石纖維作基體材... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２非對稱多孔陶瓷膜過濾管的結(jié)構(gòu)??

?多孔莫來石纖維陶瓷膜制備及其除塵／催化耦合功能???言，非對稱多孔陶瓷膜的過濾是集表面過濾和深層過濾相結(jié)合的一種過濾方式，??如圖１．３所示。對于陶瓷纖維過濾膜而言，因陶瓷纖維的致密化的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，??氣體在材料內(nèi)部的流通路徑是彎曲的，其實際流通路徑比膜厚度要長許多倍。當??含塵氣體通過過濾材料時，直徑大于過濾膜孔徑的大顆粒會被直接截留在陶瓷膜??過濾層表面；細顆粒物即小于陶瓷膜孔徑的小顆粒，在氣體的連續(xù)＾０１的作用下??透過膜表面進入內(nèi)部，但也會被纖維陶瓷膜內(nèi)部彎曲的孔道吸附攔截，達到過濾??凈化效果。纖維陶瓷膜的直接過濾一般以表面過濾和深層過濾相結(jié)合。對于陶瓷??纖維非對稱過濾膜而言，由于其過濾層孔徑較小，與過濾氣體中的粉塵大小相接??近，因此其過濾機理主要以表面過濾為主［５８］。??麝—／Ｖ??．?＊?＊??－＊?ｓ?？??４?＇／?＊?奢，?Ｆｅｅｄ??Ｉ?＊?＊?＊?＊?＊?＊?■?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｂｕｉｌｄ－ｕｐ??７?／?？，?雪?ｏｎ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??＾?Ａ?ｉ?Ｍ?＾?＊?▼?ｓｕｒｆａｃｅ??Ｕｎｔｅｒｃｅｐｆｉｏｎ?ｇ??２．ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｉｍｐａｃｔｉｏｎ??３．?Ｂｉｘｍｎｉａｎ?ｄｉｉｆｕｓｉｏｎ?Ｐａｒｔｉｃｌｅ－ｆｒｓｏ?ｐｅｒｍｅａｔｅ??圖１．３多孔陶瓷膜過濾機理示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｃｅｒａｍｉｃ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??陶瓷膜的過濾性能一般可以通過過濾精度和過濾阻力來表示。影響陶瓷膜過??濾精度的主要因素是過濾膜的孔徑大小及分布。對于同

供更高的反應(yīng)溫度或更低的??體積空速來提高ＶＯＣｓ的催化氧化效率ｔ１４１」４氣多孔陶瓷膜載體可以避免上述催??化活性相分散不均勻的問題，且增加氣流中的湍流和徑向混合現(xiàn)象，從而可以有??效減少蜂窩式催化劑中的層流和傳質(zhì)問題，對ＶＯＣｓ的高效催化氧化具有更好的??應(yīng)用前景。Ｌｕｏ等人［１４（）］通過浸漬法對堇青石蜂窩陶瓷涂覆了?Ｃｅ０２－Ｙ２０３?（ＣＹ）??的涂層，并將其用作載體來制備Ｐｄ基整體式催化劑，用于甲苯完全氧化。結(jié)果??表明，ＣＹ涂層具有良好的附著力和更高的抗振動性和耐熱性（圖１．４），并可以??將Ｐｄ很好地固定在堇青石蜂窩骨架上。在５００?°Ｃ煅燒的Ｐｄ７ＣＹ催化劑，在２１０?°Ｃ??下獲得９９％的甲苯轉(zhuǎn)化率，且性能在３０ｈ的反應(yīng)時間內(nèi)保持了穩(wěn)定。??＿＿??圖１．４?５００°Ｃ下煅燒所得樣品的ＳＥＭ圖（ａ）堇青石基底；（ｂ）?ＣＹ／堇青石??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?ＳＥＭ?ｏｆ?ＣＹ?ｗａｓｈｃｏａｔ／ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?ａｎｄ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?ｃａｌｃｉｎｅｄ?ａｔ?５００?°Ｃ：?（ａ）?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??ａｎｄ?（ｂ）?ＣＹ?ｗ?ａｓｈｃｏａｔ／ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??２８??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Lanthanum-doped Cu-Mn composite oxide catalysts for catalytic oxidation of toluene[J]. Jing Pan,Wentao Du,Yongjun Liu,Yan Cheng,Shandong Yuan.  Journal of Rare Earths. 2019(06)
[2]Effects of cerium incorporation on the catalytic oxidation of benzene over flame-made perovskite La1-xCexMnO3 catalysts[J]. Gang Liu,Jiaqi Li,Kun Yang,Wenxiang Tang,Haidi Liu,Jun Yang,Renliang Yue,Yunfa Chen.  Particuology. 2015(02)
[3]Large-scale synthesis of hierarchical MnO2 for benzene catalytic oxidation[J]. Dongyan Li,Genli Shen,Wenxiang Tang,Haidi Liu,Yunfa Chen.  Particuology. 2014(03)
[4]Catalytic oxidation of benzene over Ce-Mn oxides synthesized by flame spray pyrolysis[J]. Gang Liu,Renliang Yue,Yi Jia,Yong Ni,Jie Yang,Haidi Liu,Zhen Wang,Xiaofeng Wu,Yunfa Chen.  Particuology. 2013(04)
[5]關(guān)于大氣污染控制技術(shù)的幾點思考[J]. 陳運法,朱廷鈺,程杰,陳進生,馬金珠,劉海弟.  中國科學院院刊. 2013(03)
[6]多孔陶瓷膜制備技術(shù)研究進展[J]. 范益群,漆虹,徐南平.  化工學報. 2013(01)
[7]Effect of loading content of copper oxides on performance of Mn-Cu mixed oxide catalysts for catalytic combustion of benzene[J]. 曹紅巖,李小雙,陳耀強,龔茂初,王健禮.  Journal of Rare Earths. 2012(09)
[8]In-situ synthesis of monolithic Cu-Mn-Ce/cordierite catalysts towards VOCs combustion[J]. 盧晗鋒,周瑛,黃海鳳,張波,陳銀飛.  Journal of Rare Earths. 2011(09)
[9]添加鉀長石對鎂摻雜鈦酸鋁陶瓷燒結(jié)及熱膨脹行為和抗彎強度的影響[J]. 徐剛,何萬波,張影,趙衍剛,柴偉,王一旭,張培,韓高榮.  硅酸鹽學報. 2011(02)
[10]煤礦粉塵與現(xiàn)有除塵技術(shù)及優(yōu)化[J]. 王會瓊.  中國科技信息. 2010(24)

博士論文
[1]負載型釕催化劑對VOCs的催化氧化研究[D]. 王健.中國科學院研究生院(過程工程研究所) 2016
[2]高溫煙氣凈化用孔梯度陶瓷纖維膜的設(shè)計、制備及特性[D]. 王耀明.武漢理工大學 2007

碩士論文
[1]多孔陶瓷膜材料的研制及在氣固分離中的應(yīng)用研究[D]. 任祥軍.中國科學技術(shù)大學 2005



本文編號：3518441