大气污染问题严重威胁国民健康,近年来受到我国政府持续关注和高度重视。含氯挥发性有机物（CVOCs）作为挥发性有机物（VOCs）的重要亚种来源广泛,种类众多,是雾霾及光化学烟雾的重要前驱体,同时其毒性较强,且易在生物体内富集,会对环境及人体健康造成严重危害,已被我国列为优先控制污染物。随着大气污染防治的不断深化,加强对CVOCs的排放控制,研究相关治理技术对打赢“蓝天保卫战”具有重大意义。催化氧化技术是主流的CVOCs控制技术之一,低温活性低、产物CO2选择性低、稳定性差是当前CVOCs催化脱除催化剂面临的重要难题。同时反应器内部流体速度场、温度场分布也会影响实际催化反应温度区间,进而影响CVOCs催化脱除效率。因此高效、高稳定性催化剂的开发及催化燃烧反应器的设计优化是将催化氧化技术推广应用的关键。本文围绕CVOCs催化脱除面临的技术难题展开研究,以促进CVOCs高效稳定催化脱除为研究目的,选取二氯甲烷（DCM）作为模型污染物,在设计开发高催化活性、高产物CO2选择性及高稳定性催化剂的同时,通过反应器关键构件设计优化提高反应器内流场均匀性,以期为CVOCs实际工业治理提供理论依据及技术指导。全文主要内容如下:一、针对CVOCs催化剂低温活性低、产物CO2选择性差的技术难题,通过胶体制备方法优化催化剂活性组分前驱体,显著提高催化剂表面RuOx物种的分散度（Ru团簇尺寸从3-4 nm减小到约1.3 nm）,增强活性组分与载体之间的相互作用,进而调控催化剂活性位点价态分布,实现催化剂氧化还原性能及催化活性的提升。活性测试结果表明,优化改性催化剂催化氧化DCM的T90值由380℃降低至290℃,且350℃下产物CO2选择性可达95%以上。在此基础上,探究了负载量对催化剂活性组分颗粒尺寸的影响规律,在维持催化剂高催化活性的基础上实现活性组分负载量的进一步降低,为工业CVOCs催化剂配方的设计优化提供理论借鉴。二、为进一步提高催化剂热稳定性,掺杂可以增强晶格稳定性的Zr元素实现催化剂载体改性,提升载体抗烧结性能。在此基础上,通过调节煅烧温度,实现催化剂晶型结构及微观形貌调控,在增强催化剂热稳定性的同时,提升催化剂氧化还原性能。为进一步降低DCM催化脱除反应温度,减轻热冲击对催化剂形貌结构的不利影响,通过酸性金属氧化物的负载制备出多活性中心催化剂,借助酸性位点和氧化性位点协同作用,促进DCM分子吸附活化及深度氧化,提高催化剂催化活性,最终实现高效稳定催化剂配方的开发。结合活性测试结果及稳定性测试评价结果分析可知,Ru-Nb/ZT-750催化剂对DCM的转化率在测试的24小时内保持稳定,在350℃时接近100%,同时产物CO2选择性始终保持在90%左右,具有一定的工业应用前景。三、针对实际工业应用中催化燃烧反应器内部流体速度场、温度场分布不均的技术难题,构建一体化催化燃烧反应器模型,进行反应器内部流场数值模拟,阐明反应器内中心区域气体超温现象的成因及贴壁流对边缘区域气体充分受热的不利影响。在此基础上,依次增置气流分布板、导流板和聚气环优化反应器内部结构,探究反应器关键构件设计优化对其内部流场均匀性的具体提升效果。计算分析结果表明,气流分布板和导流板的增置能够显著提升换热器入口段气体流速分布均匀性（换热器上表面附近沿x轴径向速度偏差由9.39 m/s降低为2.35 m/s）,调节气体受热时间,消除催化室内气体超温现象,进而有助于催化剂使用寿命的延长。同时,聚气环的增置可消除电热管段气体贴壁流现象,促进边缘区域气体充分受热,提高催化室内气体温度分布均匀性,进而有助于CVOCs催化脱除效率的提升。