室内空气中甲醛和甲苯的臭氧协同催化材料制备及性能评价

论文摘要

随着社会经济的飞速发展,人类生活水平也在不断提高。优越便利的生活使的人类停留在室内的时间也是越来越长。研究表明,当今城市中,成年人80%~90%左右的时间是在室内度过,而老年人和婴儿等行动不便的人更是高达95%以上。所以,室内空气质量,直接影响了人的生命安全与身体健康。甲醛和苯系物是室内空气中的主要挥发性有机污染物,严重危害人类的身心健康。研究甲醛和苯系物的去除具有非常重要的理论和现实意义。臭氧催化去除法是控制低浓度有机污染物的一种有效手段,但对于低浓度甲醛和苯系物的有效去除,目前少有成功的研究应用报道。本课题以开发高效甲醛和甲苯去除的催化剂为目标,采用自制反应装置,研究了活性组分、锰氧化物负载量、制备条件、气相组分和气流速度等因素对催化剂吸附性能和催化性能的影响,并对所制备的催化剂结构和表面性质进行了表征。研究结果表明:1、通过在ZSM5和MCM41催化剂表面负载MnO2可以提高催化剂对甲醛和甲苯的吸附,负载后两者对甲醛和甲苯的吸附效果均分别高于本身的分子筛和MnO2;2、制备负载型催化剂,MnO2的最佳负载量为10%,过高或者过低的负载量都会影响催化剂活性;3、催化剂和催化剂板的最佳煅烧温度为550℃左右,温度过低锰氧化物会形成其它价态产物,温度过高催化剂容易烧结;4、为保证较高的催化去除效率,污染物气体浓度有一定的范围要求;5、流速也是影响气相催化反应的重要因素,在风洞和测试仓试验中,较好的测试流速为0.6m/s~1.2m/s,也符合实际应用时净化器的流速要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 室内空气中的主要VOCs 污染物的来源和危害
• 1.2.1 室内VOCs 的现状
• 1.2.2 甲醛与苯系物的来源与危害
• 1.3 空气中有机污染物的控制方法
• 1.3.1 吸附法
• 1.3.2 吸收法
• 1.3.3 光催化法
• 1.3.4 臭氧氧化法
• 1.3.5 其他常见的处理方法
• 1.4 臭氧/催化去除有机物
• 1.4.1 臭氧/催化去除有机物的机理
• 1.4.2 臭氧/催化去除空气中有机污染物的研究现状
• 1.5 锰氧化物
• 1.6 分子筛催化剂
• 1.7 本论文研究的主要内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 催化剂制备
• 2.1.1 化学试剂及载体材料
• 2.1.2 催化剂的制备
• 2.1.3 催化剂板制备
• 2.2 效果评价装置及方法
• 2.2.1 静态吸附实验
• 2.2.2 动态吸附实验
• 2.2.3 臭氧协同催化效果评价
• 2.2.4 风洞测试
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 X-射线衍射
• 2.3.2 比表面积测试
• 2.3.3 红外测试
• 2.4 本章小结
• 2/ZSM5 催化去除甲醛'>第3章 MnO₂/ZSM5 催化去除甲醛
• 3.1 引言
• 3.2 催化剂的表征
• 3.2.1 催化剂的BET 表征
• 3.2.2 催化剂的XRD 表征
• 3.3 催化剂的甲醛吸附特性
• 3.3.1 静态吸附分析
• 3.3.2 动态吸附分析
• 3.4 臭氧协同催化甲醛氧化反应
• 3.4.1 不同负载量催化剂去除效率对比
• 3.4.2 不同臭氧浓度下空速影响
• 3.4.3 热处理温度对甲醛催化效率的影响
• 3.5 风洞中测试
• 3.5.1 负载不同催化剂的陶瓷板效果比较
• 3.5.2 甲醛初始浓度的影响
• 3.5.3 甲醛气体流速的影响
• 3.5.4 甲醛的“吸附－平衡－反应”动态测试曲线及红外分析
• 3.6 本章小结
• 2/MCM41 催化去除甲苯'>第4章 MnO₂/MCM41 催化去除甲苯
• 4.1 引言
• 4.2 催化剂的表征
• 4.2.1 催化剂的XRD表征
• 4.2.2 催化剂的BET 表征
• 4.3 甲苯-臭氧的催化化反应
• 4.3.1 分析方法
• 4.3.2 甲苯浓度与峰面积的标准曲线方程
• 4.3.3 静态吸附分析
• 4.3.4 风洞中催化剂对甲苯的去除
• 4.4 甲苯的“吸附－平衡－反应”动态测试曲线及红外分析
• 4.5 两种催化剂对甲醛和甲苯处理效果的比较
• 4.5.1 催化剂的吸附效果比较
• 4.5.2 催化剂的臭氧协同去除效果比较
• 4.6 小结
• 第5章 测试仓的设计和混合气体的去除效果测试
• 5.1 引言
• 5.2 设计的思路
• 5.3 测试仓的基本数据
• 5.4 配套装置及测试仪器
• 5.4.1 污染源发生装置
• 5.4.2 测试点选择
• 5.4.3 测试仪器选择
• 5.5 对污染物的同时去除结果
• 5.5.1 两块催化剂板排列顺序的影响
• 5.5.2 污染物浓度影响
• 5.5.3 气流速度影响
• 5.5.4 催化剂稳定性
• 5.6 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文