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二噁英属于持久性有机污染物(POPs),是在生产过程中产生的副产物。由于二噁英的毒性,所以国内外学者在进行研究时,都选择模拟物质进行研究。二噁英模拟物质的催化崩解对于建立市政废物和医疗废弃物燃烧产生烟气的催化净化系统具有十分重要的意义,近几十年来二噁英模拟物质催化性能的研究引起了环境催化领域专家的广泛关注。
本文在文献调研的基础上,选取1,1-二氯乙烯(1,1-DCE)作为二噁英的模拟物质,建立了一套1,1-DCE催化崩解专用的,包括多路气体准确供气、混合、微型石英反应器与反应炉在内的整套反应体系;制备了不同剂型的催化剂(粉末型、片状以及蜂窝型),并进行催化崩解反应;对制得的催化剂进行了比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子自旋共振(ESR)、热失重分析(TGA)、压缩强度的测试,研究了影响催化剂催化活性和强度的各种因素。其主要结论如下:
(1)研究了影响催化剂催化活性的各种因素,如载体的选择、主催化剂的前体成分、助催化剂的使用,以及影响蜂窝型催化剂的强度各种不同因素,如无机粘合剂、有机粘合剂、活性粘土、玻璃粉以及其他助剂的选择,经过活化以后的4#催化剂的压缩强度与压缩模量分别达到了1.09MPa和178.8MPa的水平;
(2)对催化剂的比表面、孔容、孔隙,、孔宽、表面形态、压缩强度、热失重性质、部分组分的衍射和少数元素的价态进行初步的表征,解释了催化活性不断得到提升的因为,为进一步改进制备方法指明了方向;
(3)研究了二噁英模拟物质1,1-DCE的催化崩解反应动力学的一个重要参数活化能,获得这一催化反应的活化能在45.93-118.82 kJ/mol的范围内;
(4)催化剂的点火温度由1#催化剂的230℃突破200℃大关,降低到4#催化剂的180℃的水平;
(5)对比本研究研发的蜂窝型催化剂活性与国外某同类型的蜂窝型催化剂的催化活性数据,结果表明:二者的点火温度T50数据不相上下。