多元金属氧化物对氯代芳烃和氮氧化物的协同去除研究

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当前,氯代芳烃与氮氧化物复合污染问题备受人们关注。本论文考察了五种商用催化剂对氯苯(CB,氯代芳烃的典型代表)和一氧化氮(NO,氮氧化物的典型代表)的协同去除效果;优选出一种商用催化剂对其进行改性以及成型实验;利用X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱仪表征技术(SEM-EDX)、X射线光电子能谱技术(XPS)以及比表面积和孔结构测定技术(BET)分析了催化剂的晶型、微观形貌、元素组成、价态以及比表面积等信息;利用热脱附/气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析CB与NO协同去除过程中中间产物的变化;探讨了多元金属氧化物对CB和NO协同去除机理。具体结果如下:本文首先研究了五类商用SCR催化剂对CB和NO的去除活性。结果表明,300℃条件下1#商用催化剂比其他商用催化剂具有更好的去除CB和NO的活性,主要归因于1#商用催化剂具有较大比表面积,较高比例的表面吸附氧以及V5+。1#商用催化剂对CB和NO的协同去除实验表明,NO引入一定程度上可以促进CB的降解。对于NO而言,300℃条件下CB的存在抑制了NO的转化,而在250℃条件下,CB的存在对NO的转化有促进作用。利用热脱附/GC-MS联用技术对CB与NO的协同去除过程中产生的中间产物进行分析,结果发现,协同去除体系产生的中间产物明显减少。NO的引入不仅能促进CB的深度氧化,还能在一定程度上抑制多氯代副产物的产生。鉴于商用SCR脱硝催化剂对CB和NO的低温去除活性较差,本文在商用催化剂的基础上采用共沉淀法合成了不同V含量的多元金属氧化物催化剂(Ce VMn TiOx催化剂),并探究了其在250℃条件下对CB和NO的协同去除活性。结果表明,随着催化剂中V含量的增加,其对CB和NO的去除活性也随之提高。Ce0.05V0.07Mn0.1TiOx催化剂对CB和NO的去除率明显高于商用催化剂,归因于其比表面积大、表面吸附氧与Ce3+含量高。协同去除实验表明,NO的引入未对CB的降解率产生明显影响,而CB的存在使得NO的转化率略有提升。中间产物的分析结果表明,协同去除体系可以减少中间产物的种类和含量,有利于CB的深度氧化。在多元金属氧化物催化剂(CeVMn TiOx催化剂)中,挑选出活性优于其他催化剂的Ce0.05V0.07Mn0.1TiOx催化剂进行挤出成型实验,并对其进行活性评价。结果表明,与商用催化剂相比,型体Ce0.05V0.07Mn0.1TiOx催化剂对CB和NO的去除率均明显提高。协同去除实验表明,引入NO后,CB降解率有一定程度下降,而CB的存在使NO转化率略有提升,可能是由于二者在催化剂表面发生了竞争吸附。本次成型实验较为成功。
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