CuMnOx/γ-Al2O3对挥发性有机废气催化燃烧的实验研究

论文摘要

挥发性有机化合物（VOCs）是工业生产中排放的大气污染物。催化燃烧技术可以将VOCs完全转化为H2O和CO2,不仅可以完全消除VOCs对大气的污染,还可以回收部分热量。与热力燃烧不同,催化燃烧属于无焰燃烧,起燃温度和完全反应温度都相对较低,避免了VOCs燃烧过程中与空气中的氮气反应,形成二次污染。本文主要研究了以活性氧化铝为载体,铜锰复合氧化物为活性组分的催化剂对含VOCs废气的催化燃烧实验研究。本研究主要可分为两大部分。（1）催化剂的制备及活性评价。本次实验采用浸渍法制备CuMnOx/γ-Al2O3,对其进行了SEM、XRD、BET表征。以甲苯作为VOCs的代表污染物,通过实验确定活性组分CuMn最佳原子配比为1:2;并且发现当活性组分负载量在6%～8%范围内时具有较高的催化活性:对于不同温度（300℃、400℃、500℃、600℃、1000℃）下焙烧制备的CuMnOx/γ-Al2O3催化剂,实验研究表明,600℃下焙烧制备的催化剂具有相对较高的催化活性;实验还研究了空速、VOCs浓度、温度等因素对催化剂催化活性的影响。实验发现,随着空速的增大,催化处理效率逐渐降低,空速在2.5s-1以内时还具有较高的催化处理效率;在实验浓度范围内,VOCs浓度对催化燃烧处理效率影响较小。通过正交试验确定了最佳反应条件:活性组分负载量为8%、空速为1s-1、甲苯浓度为1800mg/m3、反应温度为320℃;实验还研究了CuMnOx/γ-Al2O3对苯和二甲苯等其它有机污染物的催化活性,研究表明被处理的有机污染物组成对催化处理效率没有明显影响。（2）微波解吸-催化燃烧工艺。将微波解吸技术与催化燃烧工艺相结合,研究结果表明该方法对含甲苯废气的处理效果较好,是一种比较理想的VOCs处理技术。在解吸气体中加入空气（二者体积比为1:1）,解决了催化燃烧工程中出现氧气不足的问题,当解吸温度在400℃时,整个工艺过程总体效率都在90%以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 概述
• 1.1 前言
• 1.2 VOCs介绍
• 1.2.1 VOCs定义
• 1.2.2 VOCs来源及种类
• 1.2.3 VOCs的危害
• 1.3 VOCs的控制技术
• 1.3.1 吸附法
• 1.3.2 吸收法
• 1.3.3 冷凝法
• 1.3.4 膜技术
• 1.3.5 光催化
• 1.3.6 燃烧技术
• 1.3.7 生物技术
• 1.3.8 等离子体技术
• 1.4 VOCs催化燃烧技术
• 1.4.1 催化燃烧技术基本原理及燃烧动力学
• 1.4.2 催化燃烧技术特点
• 1.4.3 催化燃烧工艺
• 1.5 催化剂的研究进展
• 1.5.1 催化剂介绍
• 1.5.2 催化剂载体
• 1.5.3 催化剂制备方法
• 1.6 本文研究的主要内容
• 2 催化剂的制备及表征
• 2.1 实验仪器及化学试剂
• 2.2 催化剂制备
• 2.3 催化剂表征
• 2.3.1 SEM表征
• 2.3.2 XRD表征
• 2.3.3 BET表征
• 3 催化燃烧实验结果与讨论
• 3.1 催化剂活性测试实验装置
• 3.2 催化剂的选择
• 3.2.1 活性组分的选择
• 3.2.2 CuMn原子配比的选择
• 3.2.3 活性组分负载量的选择
• 3.2.4 催化剂焙烧温度的选择
• 3.3 催化剂活性评价
• 3.3.1 不同空速下甲苯的催化燃烧效率
• 3.3.2 催化剂对不同浓度甲苯的催化燃烧效率
• x/γ-Al₂O₃对单组分和多组分VOCs的催化燃烧实验'>3.4 CuMnO_x/γ-Al₂O₃对单组分和多组分VOCs的催化燃烧实验
• x/γ-Al₂O₃的稳定性实验'>3.5 CuMnO_x/γ-Al₂O₃的稳定性实验
• 3.6 压力损失计算
• 3.7 正交实验
• 3.8 本章小结
• 4 微波解吸-催化燃烧工艺处理含甲苯废气研究
• 4.1 实验装置及方法
• 4.2 空气配给量对催化燃烧效率的影响
• 4.3 不同解吸温度对催化燃烧效率的影响
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间论文发表和课题参与情况