CuO-CeO2改性颗粒活性焦去除模拟燃煤烟气中HCHO的实验研究

摘要

甲醛（HCHO）是空气中挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOCs）污染物中的代表性物质，对人体具有刺激和毒害作用，且甲醛是潜在的人体致癌物质，多种疾病的诱因。因此，研究出能够高效去除甲醛的吸附-催化剂是控制甲醛污染的重中之重。
　　本文介绍了甲醛的理化性质、存在形态、来源和危害；论述了国内外甲醛去除的研究概况；介绍了活性焦的性质及其在工业中的应用。采用浸渍法制备了负载CuO和CeO2的改性活性焦（CuCe/AC）吸附-催化剂，研究了 CuO-CeO2氧化物中 Ce/Cu摩尔比、CuO-CeO2负载量、反应温度以及各烟气组分（O2、NO、SO2）对HCHO去除的影响，考察了Cu3Ce8/AC去除HCHO效率的稳定性。对反应前后的样品进行了N2吸附/解吸、ICP-AES，XRD、SEM、H2-TPR、XPS和FTIR等表征来分析样品的理化性质。结合实验结果和表征分析结果，阐明CuCe/AC去除HCHO的机理。
　　实验结果表明：负载CuO、CeO2的活性焦HCHO去除性能有很大提高。对比Cu/AC和Ce/AC，CuCe/AC表现出更好的去除性能和稳定性，这表明CuO和CeO2之间存在协同作用。当Ce/Cu摩尔比为3，CuO-CeO2负载量为8％时，其HCHO去除效率高达98.7%。此外，考察烟气组分（O2、NO、SO2）对Cu3Ce8/AC去除HCHO性能的影响发现，在6%O2存在情况下，NO和SO2对HCHO去除有些微抑制作用。根据表征分析结果可知， Cu3Ce8/AC良好的去除性能和高的比表面积、大的孔容、高度分散的铜物质、好的吸附性能和金属氧化物极好的氧化还原能力有关，Cu和Ce之间的协同作用提高了活性氧的移动性和化学吸附氧的含量，极大的促进了HCHO的转化。XPS和FTIR表征分析结果表明，Cu3Ce8/AC对HCHO的去除是吸附和催化氧化作用相结合的结果，晶格氧和化学吸附氧参与了氧化反应，Cu3Ce8/AC的表面氧能够有效的将HCHO氧化成中间产物，再进一步转化成CO2和H2O。综合Cu3Ce8/AC样品的优点，其在工业应用中会是去除HCHO的理想材料。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 甲醛污染控制技术

1.3 活性焦

1.4 课题研究的目的、意义和内容

第2章 CuCe/AC的制备及表征方法

2.1 CuCe/AC吸附-催化剂的制备

2.2 样品表征

2.3 本章小结

第3章 实验系统设计及实验步骤

3.1 实验试剂及仪器

3.2 实验系统设计

3.3 实验条件设计

3.4 实验操作步骤

3.5 实验数据分析方法

3.6 本章小结

第4章 CuO-CeO2/AC脱除HCHO实验结果与讨论

4.1 吸附剂表征结果

4.2 CuO-CeO2/AC去除HCHO性能研究

4.3 Cu3Ce8/AC去除HCHO机理

4.4 本章小结

结论与展望

主要结论

研究的主要创新点

研究展望与建议

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文

附录B 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢