【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)及運輸業(yè)的快速發(fā)展,氮氧化物(NOx)的排放所產(chǎn)生的環(huán)境問題越來越受到國內(nèi)外的關(guān)注。NOx污染不僅會引起酸雨、溫室效應(yīng)、光化學(xué)煙霧及臭氧層損耗,還會引起人類呼吸道及心血管疾病等多種疾病,因此尋找有效的氮氧化物處理技術(shù)迫在眉睫。氮氧化物的選擇性催化還原(NO-SCR)是應(yīng)用最為廣泛的一種脫硝技術(shù),其關(guān)鍵在于設(shè)計高效催化劑及還原劑。近年來,碳基負(fù)載過渡金屬催化劑是高效NO-SCR的研究方向。電鍍污泥是含大量重金屬的危險廢棄物,從其高附加值資源化和以廢治廢的指導(dǎo)思想出發(fā),我們在前期研究中發(fā)現(xiàn)電鍍污泥熱解產(chǎn)物在300 oC的低溫下,無需外源還原劑,對NO的去除率接近100%。研究同時發(fā)現(xiàn)電鍍污泥衍生催化劑突出的NO-SCR反應(yīng)活性與其含有的高活性過渡金屬催化劑及高效碳還原劑組分直接相關(guān),其關(guān)鍵在于驅(qū)動電鍍污泥形成過渡金屬負(fù)載高活性碳結(jié)構(gòu)。本論文在此研究的基礎(chǔ)上,探索利用有機(jī)物廢水預(yù)處理手段優(yōu)化電鍍污泥衍生催化劑,提升高效碳形態(tài)及含量;建立過渡金屬負(fù)載氧化石墨烯模擬體系,探索優(yōu)化后電鍍污泥衍生催化劑的高效NO-SCR結(jié)構(gòu)單元及作用機(jī)理,研究結(jié)果揭示了電鍍污泥衍生催化劑具有復(fù)合過渡金屬負(fù)載石墨烯類結(jié)構(gòu)特征的重要發(fā)現(xiàn),主要研究過程和結(jié)論如下:(1)有機(jī)廢水改性的電鍍污泥衍生催化劑結(jié)構(gòu)有利于提升NO-SCR性能針對電鍍污泥衍生催化劑性能受其高活性碳組分含量低限制的問題,通過有機(jī)廢水浸泡電鍍污泥的方法,探討優(yōu)化后電鍍污泥衍生催化劑NO-SCR性能的提升。研究結(jié)果表明:經(jīng)有機(jī)廢水浸泡后,電鍍污泥衍生催化劑碳含量明顯提升,從3.2%提升至8.7%,催化劑在200 oC低溫下對990 ppm NO的去除率由4%提升至50%;在400 oC,14400 h-1空速下催化劑對990 ppm NO在160 min保持去除率99.9%;Fe(OH)3及Fe2O3經(jīng)有機(jī)廢水浸泡后,在300 oC下對NO去除率從10%分別提升至40%及90%;研究同時發(fā)現(xiàn)焦化廢水浸泡相比印染、含油廢水對電鍍污泥衍生催化劑在低溫活性和實現(xiàn)NO完全分解所需溫度上具有優(yōu)勢,在100 oC時對NO去除率達(dá)20%,300 oC下去除率接近100%。因此,碳組分種類及相應(yīng)含量對于污泥衍生催化劑NO-SCR性能的優(yōu)化具有決定性的意義。(2)過渡金屬負(fù)載氧化石墨烯催化劑對NO污染物的高效SCR分解從電鍍污泥熱解后產(chǎn)物中過渡金屬與碳復(fù)雜共存的特點出發(fā),首先比較了氧化石墨烯(GO)與活性炭、金屬負(fù)載的GO、石墨粉及活性炭的NO-SCR活性,結(jié)果表明GO與其它碳源相比在性能上有明顯優(yōu)勢:在200 oC下GO對NO去除率相比商用活性炭高25%;在300 oC,負(fù)載金屬GO對NO去除率接近100%,比負(fù)載金屬的活性炭和石墨分別高40%和80%。金屬與GO混合方式對催化劑活性有重要影響:物理混合的催化劑,在300 oC下對NO的去除率僅為5%,而Fe與GO化學(xué)混合的催化劑(FeGO)在300 oC下對990 ppm NO的去除率接近100%。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),20%(mol/mol)Cu或Cr摻雜能夠明顯提升FeGO的NO-SCR性能,150 oC時Cu或Cr摻雜分別提升了40%和70%的NO去除率。通過比較發(fā)現(xiàn),FeGO與優(yōu)化后污泥衍生催化劑NO-SCR性能類似,這可能是由于兩者在反應(yīng)機(jī)理上具有類似性。(3)電鍍污泥改性后形成過渡金屬負(fù)載石墨烯類特征結(jié)構(gòu)具有良好NOSCR性能基于優(yōu)化后電鍍污泥衍生催化劑體系和過渡金屬負(fù)載氧化石墨烯體系高活性的NO分解能力,通過XRD、XPS、TPD、TPR及Raman等表征技術(shù)集成,探討有機(jī)物組分的增加對于電鍍污泥衍生催化劑NO-SCR性能的提升及作用機(jī)制,并發(fā)現(xiàn)Fe(Cu/Cr)OGO材料中C-M-O結(jié)構(gòu)為NO-SCR高效作用單元。MeGO類催化劑以Me為催化反應(yīng)中心,GO作為還原劑,通過C-M-O結(jié)構(gòu)單元實現(xiàn)NO的高效去除,催化劑表面含氧基團(tuán)及金屬摻雜促進(jìn)了C-O之間物質(zhì)及電子轉(zhuǎn)移,即CO2/CO的生成及Me O的還原,從而實現(xiàn)高效NO-SCR。電鍍污泥對于有機(jī)物,特別是環(huán)狀有機(jī)物有較強吸附能力,而吸附有機(jī)物的電鍍污泥衍生催化劑材料經(jīng)活化后其所含碳組分為石墨烯類的片層碳結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后電鍍污泥活化產(chǎn)物具有高NO-SCR性能的原因是產(chǎn)生了復(fù)合過渡金屬負(fù)載石墨烯類結(jié)構(gòu)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X781.1;O643.31

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 毛諳章,陳志傳,張志清,周曉明;電鍍污泥中銅的回收[J];化工技術(shù)與開發(fā);2004年02期

2 張學(xué)洪,王敦球,黃明,解慶林;電鍍污泥處理技術(shù)進(jìn)展[J];桂林工學(xué)院學(xué)報;2004年04期

3 白松;;電鍍污泥將有好的歸宿[J];涂料涂裝與電鍍;2004年05期

4 ;清查電鍍污泥[J];電鍍與涂飾;2005年07期

5 吳小令;硫脲法從電鍍污泥中提金工藝研究[J];中國資源綜合利用;2005年08期

6 劉剛,蔣旭光,池涌,劉炳池,朱江,嚴(yán)建華,岑可法;危險廢物電鍍污泥熱處置特性研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2005年10期

7 彭濱;;從電鍍污泥中回收銅和鎳[J];廣東化工;2005年12期

8 彭濱;;電鍍污泥中銅和鎳的回收[J];山東化工;2006年01期

9 劉剛;池涌;蔣旭光;劉炳池;嚴(yán)建華;岑可法;;電鍍污泥焚燒后的灰渣分析[J];動力工程;2006年04期

10 趙永超;;電鍍污泥焚燒預(yù)處理研究[J];河南化工;2006年09期

相關(guān)會議論文 前5條

1 ;一種電鍍污泥的資源化及無害化處理工藝[A];廣東省材料研究學(xué)會部分單位會員成果匯編[C];2005年

2 陳丹;錢光人;;水熱解法處理電鍍污泥試驗研究[A];第一屆全國化學(xué)工程與生物化工年會論文摘要集(下)[C];2004年

3 陳保雄;陳文華;;電鍍污泥的廢物資源化——利用電鍍污泥生產(chǎn)水處理絮凝劑[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊）[C];2001年

4 陳丹;侯鈞;;電鍍污泥與酸洗廢液協(xié)同鐵氧體化研究[A];2010中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集(第四卷)[C];2010年

5 鐘玉鳳;吳少林;戴玉芬;張婷;朱振興;;電鍍污泥的固化及浸出毒性研究[A];第二屆固體廢物處理技術(shù)與工程設(shè)計全國學(xué)術(shù)會議專輯[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 曹愛方;“吃進(jìn)”電鍍污泥 “吐出”緊缺資源[N];寧波日報;2007年

2 潘朝暉邋高坡;電鍍污泥實現(xiàn)“點泥成金”[N];新華日報;2008年

3 記者 肖新華;電鍍污泥能“煉”緊缺資源[N];溫州日報;2008年

4 肖新華;電鍍污泥九成金屬能回收[N];中國環(huán)境報;2008年

5 記者 駱戰(zhàn)紅邋通訊員 詹淑紅;吃進(jìn)電鍍污泥 吐出鎳銅合金[N];臺州日報;2007年

6 金陵;蘇州順惠有色制品公司破解環(huán)保難題[N];中國有色金屬報;2008年

7 ;一種電鍍污泥的資源化及無害化處理工藝[N];中國有色金屬報;2003年

8 正言;非法跨省排污 排出幾多問題[N];海南日報;2014年

9 閆艷　高杰;明年4月未通過驗收一律停產(chǎn)[N];中國環(huán)境報;2008年

10 玉環(huán)縣報道組 駱戰(zhàn)紅邋阮挺峰 記者 徐園;玉環(huán)電鍍產(chǎn)業(yè)“點石成金”[N];浙江日報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 刁炳祥;摻混電鍍污泥焙燒陶粒的研究[D];東華大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李彩麗;含鎳電鍍污泥中鎳的回收和綜合應(yīng)用[D];太原理工大學(xué);2010年

2 吾石華;從電鍍污泥中回收銅的工藝研究[D];重慶大學(xué);2007年

3 鄭順;氯鹽體系電鍍污泥中有價金屬選擇性提取工藝研究[D];江西理工大學(xué);2015年

4 張婧怡;電鍍污泥衍生的過渡金屬負(fù)載石墨烯類特征結(jié)構(gòu)對NO的選擇性催化還原行為及作用機(jī)制[D];上海大學(xué);2015年

5 孫婧婷;乳化液膜技術(shù)提取電鍍污泥中銅、鎳的研究[D];暨南大學(xué);2011年

6 吳寶明;電鍍污泥的資源化研究[D];南京工業(yè)大學(xué);2005年

7 廖昌華;電鍍污泥的焚燒預(yù)處理及資源化與無害化處理研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2003年

8 月日輝;電鍍污泥硫酸浸出液鉻鐵分離研究[D];江西理工大學(xué);2013年

9 張煥然;氨法回收電鍍污泥中銅、鎳的工藝研究[D];江西理工大學(xué);2013年

10 郭峰;混合電鍍污泥中鉻資源化工藝研究[D];江西理工大學(xué);2014年

，

本文編號：2393531