焚烧源氯代芳构化合物的氯化生成及催化降解

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:peibinggu123
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垃圾焚烧过程中极易产生二噁英(PCDD/Fs)等氯代芳构化合物。这类物质大多化学稳定性强,在环境中可以长期存在,其持久性效应会对世代造成危害。尽管多数工业热过程采取了严格的控制措施,以最大限度减少氯代芳构化合物的排放,但由于人为和技术原因,排放超标问题仍十分严重。在实际应用中,由于缺乏理论支持,限制了污染物减排技术的进一步发展。为了更好地完成氯代芳构化合物的减排控制,迫切需要我们深入研究焚烧源中氯代芳构化合物的生成机制,发展多种氯代芳构化合物低温催化降解技术,为焚烧源氯代芳构化合物的减排工作提供理论基础和技术支持。本文通过模拟焚烧烟气的真实氛围和状态,开展了焚烧源中氯代芳构化合物氯化生成和低温催化降解研究。研究结果如下:(1)通过模拟焚烧烟气的真实氛围和状态,以Cu(II)-Fe(III)复合物为反应介质,开展氯代芳构化合物在活性炭上的催化氯化行为研究。结果表明,活性炭吸附技术不仅通过物理吸附减少PCDD/Fs排放,还可以通过抑制芳构化合物的氯化反应从根本上减少PCDD/Fs的生成,对PCDD/Fs氯化生成的抑制率达到99%以上。改变活性炭与烟尘的混合方式发现,使活性炭与烟尘的充分接触,降低烟气温度于250oC以下,均可以提高活性碳对氯代芳构化合物的氯化形成的抑制效率;另外,在实际焚烧烟气的处理过程中,把控活性炭的质量,在经济范围内适当加大活性炭的投入量可以更好的控制PCDD/Fs的排放。(2)通过溶剂热法制备了系列Ce-Zr/UIO-66双金属有机框架催化剂。采用XRD、FT-IR、N2吸附/脱附、HIM、XPS和TGA等表征手段分析表明,Ce在不破坏MOF结构的情况下成功地进入Zr/UIO-66晶格中。以六氯苯为模型化合物,采用密闭装置进行低温催化试验,结果发现,Ce-Zr/UIO-66催化剂对CAHs的降解活性随Ce掺杂浓度的变化而变化。通过筛查,具有最高的比表面积(1502 m~2/g)的Ce0.2Zr0.8/UIO-66,在低温(100–150oC)下降解六氯苯的效率最高(>85%)。Ce-Zr/UIO-66低温催化降解氯代芳构化合物的高活性主要是由于Ce独特的氧化还原性质和高解离C-Cl的能力,Ce-Zr/UIO-66的高活性和较好的稳定性使其成为焚烧烟气中氯代芳构化合物低温降解的潜在催化剂,值得进一步研究。(3)以铈基金属有机框架材料为牺牲模板,通过浸渍、负载、煅烧,制备出一种高效低温Cu O@Ce O2纳米催化剂。并对所制备的催化剂进行了SEM、XRD、N2吸附/脱附和H2-TPR等一系列物理及化学表征,以1,2-二氯苯为模型化合物,在固定床装置上评价了催化剂的低温催化性能。结果表明,Cu O和Ce O2的掺杂比例以及催化剂的煅烧温度发生变化,不仅改变了催化剂的形态外貌和比表面积,而且改变了Cu O与Ce O2之间相互作用差异,从而影响了催化剂的催化活性。随着煅烧温度的增加,降解率也随之增加;由于Cu O与Ce O2之间存在协同效应,掺杂适量Cu O可以显著提高催化剂的催化活性。通过筛选发现煅烧温度为700oC,掺杂20%Cu O的催化剂在低温下具有较高的催化活性,在150oC时,对1,2-二氯苯的降解率可达90%以上,同时,该催化剂还表现出较高的稳定性和抗水性。
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