【摘要】：含氯揮發(fā)性有機物(CVOCs)被廣泛應用于化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥及有機合成等領域,在使用過程中會通過揮發(fā)、泄漏、廢氣排放等途徑進入大氣環(huán)境,造成臭氧層破壞與光化學煙霧,且很難被生物降解,部分對人體具有很強的“三致”效應。催化燃燒因高效低能耗的特點被認為是處理CVOCs的有效技術之一,但催化劑氯中毒與二次污染問題極大制約了該技術的工業(yè)應用。本文選用目前在環(huán)境催化領域被廣泛應用的MnO2為研究對象,考察了三種形貌特征的MnO2應用于氯苯催化氧化的反應特征與副產(chǎn)物生成機制;闡明了表面氧空位及Mn物種在水分子活化與氯吸脫附過程中的作用機制;揭示了二者協(xié)同在抑制多氯副產(chǎn)物生成上的重要作用。通過表面負載重金屬鉛和硫酸化處理,研究了工業(yè)煙氣干擾物對MnO2反應特征與副產(chǎn)物生成的影響機制。本文首先考察了-MrnO2、α-MnO2和δ-MnO2三種催化劑的形貌特征以及其催化氧化氯苯的表觀轉化率與CO2選擇性。隨后利用XPS、CB-TPSR、H2-TPR等表征技術分析了催化劑的構效關系。研究發(fā)現(xiàn),三種MhO2的氧化還原性能遵從δ-MnO2≥γ-MnO2α-MnO2,這與其催化氧化氯苯的轉化率一致。其中,γ-MnO2與δ-MnO2的T90(氯苯轉化率為90%的溫度)為175℃,而α-MnO2則為210℃。在CO2選擇性測試中,δ-MnO2表現(xiàn)出最差的活性,其在300℃的CO2選擇性才達40%。這是因為δ-MnO2的表面錳元素平均價態(tài)最高,在三種MnO2中具有最多的Mn4+物種,易受氯侵蝕形成穩(wěn)定的Mn-C1鍵而導致催化劑氧化還原能力喪失。此外,三種MnO2催化劑的氣相及表面副產(chǎn)物測試均發(fā)現(xiàn)了毒性更高的多氯副產(chǎn)物存在,主要包括三氯甲烷、四氯甲烷、三氯乙烯和四氯乙烯等。特別是在α-MnO2產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了二氯苯,該物種會通過親核取代進一步聚合生成二VA英類物質,因此具有環(huán)境風險。H2O-TPD表明,α-MnO2解離水分子的能力最差,這歸咎于其較低的比表面積、較少的表面氧空位和路易斯酸堿對,限制了水分子與氯反應生成HC1脫除,從而促進了親電加氯反應的進行。本文最后考察了工業(yè)煙氣中的SO2和Pb2+對γ-MnO2反應特征與副產(chǎn)物生成機制的影響,樣品分別記為pγ-MnO2和sγ-MnO2。研究發(fā)現(xiàn),py-MnO2仍然保持γ-Mn02晶型,而sy-MnO2則為混合晶型,催化劑表面被嚴重硫酸化。通過表面元素分析發(fā)現(xiàn),pγ-MnO2表面Pb元素主要以PbO的形式存在,sγ-MrnO2表面硫主要以SO42-的形式存在。兩種催化劑的氧化還原性能均有明顯下降,這降低了二者催化氧化氯苯的表觀活性和C02選擇性。在干燥條件下,sγ-MnO2產(chǎn)生了很多二氯苯等中間產(chǎn)物,這主要由表面硫酸化導致催化劑酸性增強,氯苯的吸附與氧化不協(xié)同所致。反應中水汽加入后,Sγ-MnO2與pγ-MnO2催化劑副產(chǎn)物量均有明顯降低,這由水汽對氯物種的沖刷作用所致。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X701
【圖文】：

逑Ｉ邋ＦＥＥＤ邋ＩＮ逡逑圖２－１膜單元分離ＶＯＣｓ示意圖１２９１逡逑２．２．２生物處理法逡逑生物處理ＶＯＣｓ成本較低，工藝簡單，主要利用特定培養(yǎng)的微生物將ＶＯＣｓ逡逑吸附固定并作為能源物質，通過新陳代謝分解成（：０２和比０等無機小分子。當逡逑前主流的生物技術可以分為生物滴濾、生物過濾和生物洗滌三種。逡逑（１）生物滴濾逡逑（Ｏｎｌｉｎｕｏｕ％邋Ｉｒｉｒｋｌｉｎｕ邋？？ｒ逡逑ｌＵｐｏＵｕｔｔ＾ｉ邋？ｉｒ邐ｉｒｒｔＫＭｔｉ？＞ｎ逡逑二＾—］逡逑Ｊ邋Ｎｗｌｒ邋ｉ？＊ｎｌ逡逑＊邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑２邋／逡逑Ｐａｃｋｉｎｇ逡逑ｍ邋麟？■？ｒｉ邋哱邋ｌ？逡逑ｉｎｏｖｕｌａｌｉ－ｄ邐Ｊ逡逑ｗ邋ｉｔｈ逡逑ｍＵ＇ｒｎｌｘ＇％逡逑ＷｍｈＩｃ邋ｖｏｌｕｔｉｏｎ％逡逑ｒｘ＊？＇＼４－ｌｌｎＫ逡逑邐Ｂｉｏｔｒｉｃｋｌｉｎ＾邋ｆｉｌｔｅｉ＇邐逡逑圖２－２生物滴濾法示意圖｜Ｍ｜逡逑生物滴濾池通常是一個噴淋塔式結構，填料上方用一個噴灑系統(tǒng)來保持濾料逡逑６逡逑

逑Ｉ邋ＦＥＥＤ邋ＩＮ逡逑圖２－１膜單元分離ＶＯＣｓ示意圖１２９１逡逑２．２．２生物處理法逡逑生物處理ＶＯＣｓ成本較低，工藝簡單，主要利用特定培養(yǎng)的微生物將ＶＯＣｓ逡逑吸附固定并作為能源物質，通過新陳代謝分解成（：０２和比０等無機小分子。當逡逑前主流的生物技術可以分為生物滴濾、生物過濾和生物洗滌三種。逡逑（１）生物滴濾逡逑（Ｏｎｌｉｎｕｏｕ％邋Ｉｒｉｒｋｌｉｎｕ邋？？ｒ逡逑ｌＵｐｏＵｕｔｔ＾ｉ邋？ｉｒ邐ｉｒｒｔＫＭｔｉ？＞ｎ逡逑二＾—］逡逑Ｊ邋Ｎｗｌｒ邋ｉ？＊ｎｌ逡逑＊邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑２邋／逡逑Ｐａｃｋｉｎｇ逡逑ｍ邋麟？■？ｒｉ邋哱邋ｌ？逡逑ｉｎｏｖｕｌａｌｉ－ｄ邐Ｊ逡逑ｗ邋ｉｔｈ逡逑ｍＵ＇ｒｎｌｘ＇％逡逑ＷｍｈＩｃ邋ｖｏｌｕｔｉｏｎ％逡逑ｒｘ＊？＇＼４－ｌｌｎＫ逡逑邐Ｂｉｏｔｒｉｃｋｌｉｎ＾邋ｆｉｌｔｅｉ＇邐逡逑圖２－２生物滴濾法示意圖｜Ｍ｜逡逑生物滴濾池通常是一個噴淋塔式結構，填料上方用一個噴灑系統(tǒng)來保持濾料逡逑６逡逑

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 周盛;;乙醇催化氧化改進實驗的再探究[J];化學教學;2017年03期

2 金國善;氨的催化氧化[J];湖北中小學實驗室;1997年04期

3 程龍軍;尹樹孟;宮中昊;單曉雯;于輝;;低溫催化氧化中試裝置對典型VOCs的治理效果分析[J];安全、健康和環(huán)境;2017年01期

4 孫鵬;;臭氧催化氧化技術的應用[J];化工管理;2017年19期

5 車銘妍;;醇的化學性質[J];中國多媒體與網(wǎng)絡教學學報(電子版);2016年05期

6 高晶;劉開勝;;觀察-思考-創(chuàng)新——乙醇催化氧化實驗再改進[J];中學化學;2017年03期

7 張宏宇;;醇的催化氧化的研究進展[J];黑龍江科技信息;2014年06期

8 錢欣;劉淑蕃;蘇貽勛;;輕質油品脫臭中硫醇氧化機理——硫醇的催化氧化[J];石油學報(石油加工);1987年03期

9 鄭穎,曾添賢,計亮年;細胞色素P-450模擬酶的合成及其用于常溫常壓下催化氧化苯為苯酚的研究[J];無機化學學報;1988年04期

10 季清榮,程斌,陳章榮;碳水化合物催化氧化制草酸[J];化學世界;1988年11期

相關會議論文 前10條

1 王輝;曲振平;王忠;全燮;;金屬銀粒子性質對氨選擇催化氧化消除性能的影響[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

2 李賽;吳銀素;尹曉蕾;邢勝濤;馬子川;;錳氧化物深度催化氧化鄰二甲苯的性能研究[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

3 劉敏;吳銀素;蘆佳;馬子川;;堿金屬助劑對天然錳礦深度催化氧化鄰二甲苯的影響研究[A];中國化學會第26屆學術年會環(huán)境化學分會場論文集[C];2008年

4 江國平;;常溫常壓催化氧化裝置介紹[A];“豫興熱風爐杯”2011曹妃甸綠色鋼鐵高峰論壇暨冶金設備管理經(jīng)驗交流會論文集會刊[C];2011年

5 周安寧;孫鳴;張亞婷;;光催化氧化與熱催化氧化耦合轉化煤制精細化學品研究[A];中國化學會第26屆學術年會光化學分會場論文集[C];2008年

6 黃海保;黃慧靈;馮秋雨;Dennis Y.C.Leung;盧浩賢;王雷;劉璧源;黃雅婧;何苗;黃汝穎;黃哲;閆奕帆;劉曉然;;真空紫外光解聯(lián)合臭氧催化氧化工藝降解苯研究[A];2015年中國環(huán)境科學學會學術年會論文集[C];2015年

7 孫鳳娟;魯建江;曹鵬;溫樹梅;童延斌;;膨潤土吸附-微波催化氧化協(xié)同作用處理葡萄酒廢水[A];第五屆全國環(huán)境化學大會摘要集[C];2009年

8 武應全;賈志奇;趙永祥;;金屬改性鈉基膨潤土催化氧化苯制備苯酚[A];第七屆全國催化劑制備科學與技術研討會論文集[C];2009年

9 曹夢華;周海燕;孫倩;吳琳娜;陸曉華;;亞臨界水催化氧化處理有機氯污染場地土壤[A];第六屆全國環(huán)境化學大會暨環(huán)境科學儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

10 李新濤;陳亦力;薛濤;張夏穎;安盼盼;楊曉進;;新型低成本臭氧催化氧化催化劑制備[A];第九屆全國環(huán)境催化與環(huán)境材料學術會議——助力兩型社會快速發(fā)展的環(huán)境催化與環(huán)境材料會議論文集（NCECM 2015）[C];2015年

相關重要報紙文章 前10條

1 劉志勇;鄭州大學昊華駿化合作開發(fā)催化氧化清潔技術[N];中國化工報;2013年

2 姚耀富;臭氧催化氧化降低污水COD值[N];中國化工報;2010年

3 周華信;仿生催化氧化制備環(huán)己酮工藝誕生[N];中國紡織報;2003年

4 張培信;仿生催化氧化制環(huán)己酮新工藝誕生[N];中國化工報;2003年

5 主持 本報首席記者 陸慕寒　嘉賓 武漢科技學院副院長 曾慶福;十年磨一劍 今日把示君[N];中國紡織報;2010年

6 金世國;催化氧化技術凈化有機廢水[N];中國化工報;2011年

7 記者 朱敏麗　通訊員 李欣;排出的廢水可養(yǎng)魚澆花[N];泰州日報;2010年

8 ;電解催化氧化污水處理裝置[N];中國有色金屬報;2004年

9 陳碩;首批新型鈦硅分子篩出廠[N];中國石化報;2003年

10 石關;碘催化氧化甲烷制甲醇催化劑[N];中國石化報;2003年

相關博士學位論文 前10條

1 楊仲禹;微波強化吸波材料吸—脫附/催化氧化氣相甲苯研究[D];北京科技大學;2019年

2 王望龍;錳基金屬氧化物催化氧化氯苯類有機物的反應過程與副產(chǎn)物控制研究[D];浙江大學;2019年

3 高曉強;氣-固相催化氧化制備2-萘甲醛研究[D];鄭州大學;2019年

4 孟慶潔;層狀鈣鈦礦氧化物催化氧化揮發(fā)性有機污染物的反應特征與性能優(yōu)化[D];浙江大學;2018年

5 嚴朝雄;負載貴金屬室溫高效催化氧化甲醛復合材料的可控制備及性能研究[D];武漢理工大學;2017年

6 黃登高;鈦硅分子篩TS-1的低成本合成、改性及綠色催化氧化應用[D];湖南大學;2013年

7 李鴻鵠;燃煤煙氣汞的前置催化氧化強化脫除研究[D];武漢大學;2018年

8 彭若斯;二氧化鈰負載鉑催化劑催化氧化甲苯的性能與反應機理研究[D];華南理工大學;2017年

9 劉小秦;環(huán)已烷仿生催化氧化工業(yè)應用研究[D];湖南大學;2004年

10 畢曉伊;微波強化ClO_2催化氧化工藝及應用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 張維東;納米鈷氧化物催化劑的合成及對丙烷的完全催化氧化研究[D];武漢大學;2017年

2 孫樟民;Titanium silicalite-2負載Pt催化劑制備及其室溫催化氧化、還原有機污染物性能研究[D];武漢理工大學;2018年

3 邢中鵬;常溫高效催化氧化CVOCs的研究[D];天津大學;2018年

4 龍宇;不同晶型二氧化錳催化氧化氯苯的反應機制與毒副產(chǎn)物生成評價[D];浙江大學;2019年

5 郭政;稀土金屬改性鈰基金屬氧化物的制備及催化氧化甲苯研究[D];西北大學;2018年

6 高勇;銅/錳卟啉共價聚合物合成及其催化氧化和鹵化性能研究[D];湖南大學;2018年

7 郜子興;臭氧催化氧化深度處理抗生素廢水[D];河北科技大學;2018年

8 蘭海瑞;應用兩種雜多酸催化氧化木質素制備芳香化合物[D];昌吉學院;2018年

9 孟思辰;新型多金屬催化劑的制備及臭氧催化氧化技術的研究[D];北京化工大學;2018年

10 王猛;甲醛催化氧化中氧化物形貌效應的研究[D];北京化工大學;2018年

本文編號：2738676