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研讨所在VOCs催化脫除研讨方面获得主要進展
发稿工夫:2020-04-30         作者:田振玉          滥觞:新技術實驗室(籌)     【字号:

  揮發性有機化合物(VOCs)汙染是繼傳統煤煙型汙染物(SOXNOX及粉塵)後困擾我國環境管理的新問題。對VOCs排放開展有針對性的汙染防治是我國十三五期間及未來大氣汙染防治事情的重點。VOCs是各種工業過程、化石燃料及生物質燃燒、運輸以及廢棄物處理等過程中産生的主要汙染物,因为其來源廣泛,成份複雜且對人體及大氣環境的风险較大,目前,遑急需求開發高效的脫除办法以減少VOCs的排放。催化燃燒及等離子體催化是很有前程的廢氣管理技術,特別是對于不飽和烷烴和苯系物等芳香烴具有極佳的處理才能。兩種技術中,高催化活性、熱穩定性的催化劑及與之相婚配的反應器設計是VOCs高效脫除的關鍵。 

  针对催化燃烧中的催化剂,中國科學院工程热物理研讨所新技术测验考试室研讨团队操纵脉冲雾化热蒸发化学气相堆积(PSE-CVD)及脈沖式噴霧蒸發火焰合成(PSE-FS)等制備了一系列銅基氧化物催化劑,並考慮不同金屬襯底對催化特性的影響,得到了具有VOCs脫除應用远景的銅基催化劑。結構和形貌分析表明,該催化劑爲單斜結構,具有納米級的晶粒尺寸和多孔的微觀結構,這是吸附氧的主要來源,並用DFT办法計算了VOCs在吸附氧和晶格氧上的吸附能。針對反應器,設計了用于催化燃燒的催化射流攪拌反應器(CJSR)以及用于等離子體催化的介質阻擋放電同軸反應器(DBD-CAR)。前者反應區中滯留時間爲1.12-7.84秒,爲放大供给了指導。動力學研讨表明,CJSR中反應速率隨著O2濃度的增长而增长。因为催化劑表面達到飽和,反應速率趨向于略高于30%的O2。後者操纵窄間隙放電的低功率優勢,實現了對VOCs的高效脫除(功率mW量級上,達到甲苯100%轉化),操纵等離子體技術的無選擇性,很好的解決了VOCs成份複雜較難脫除的難題。基于前期的研讨結果,VOCs催化脫除的科學研讨及技術開發得到了較大的發展,爲後續産品研發及工業應用供给了技術撑持及發展思路。 

  該事情得到自然科學基金基礎科學中心(51888103)、科技部重點研發計劃(2017YFA0402800)和中組部項目資助,結果以研讨所爲第一和通訊作者單位在Science Bulletin [642019625-633]Colloids and Surfaces A [5862020124218]Chinese Chemical Letters [doi.org/10.1016/j.cclet.2019.06.042]等期刊上發表。 

 

 

 
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