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摘 要

现今我国大气污染形势严峻，迫切需要开发高效的大气污染控制技术。而在这些污染物中，挥发性有机物VOCs成为人们关注的中心，这种有机化合物来自各个行业，含有很多种有害物质，对人体和环境都有很大的危害。本文以降解VOCs为目标，首先利用纳米ZnO负载到碳化硅支撑体孔道内形成颗粒层作为二次载体，然后负载Pt到二次载体上作为催化活性组分制备得到催化膜材料，并对二次载体和催化膜层的微结构和性能进行表征，研究对VOCs中的甲醇、乙醇气体降解的可行性。结果表明，孔道修饰纳米ZnO颗粒层可以有效提高Pt纳米颗粒的分散度，制得的Pt@ZnO/SiC催化膜在较低反应温度下可以100 %催化氧化甲醇、乙醇气体。随着反应温度的不断上升，控制反应的停留时间的增加，甲醇/乙醇的转化率也逐步增加。

关键词：催化膜 ZnO/SiC Pt@ZnO/SiC 催化氧化 甲醇 乙醇

Study on catalytic oxidation of methanol in tail gas by catalytic membrane

Abstract

Nowadays, the situation of air pollution in our country is grim, so it is urgent to develop efficient air pollution control technology. Among these pollutants, volatile organic compounds (VOCs) have become the focus of attention. This organic compound comes from various industries and contains many kinds of harmful substances, which is very harmful to the human body and the environment. In this paper, the degradation of VOCs as the target, using nano ZnO load to silicon carbide support channel form a layer of particles as the two carrier, and then load Pt to two times on the carrier as a catalytically active component prepared by catalytic membrane materials, The microstructure and properties of the two carrier and catalytic membrane were characterized, and the feasibility of methanol and ethanol gas degradation in VOCs was investigated. The results show that the pore size distribution of Pt nanoparticles can be effectively improved by the modification of nano ZnO particles. The prepared Pt@ZnO/SiC catalyst can catalyze the oxidation of methanol and ethanol at 100% lower temperatures.The conversion rate of Methanol and Ethanol increase with increasing catalytic reaction temperature and hoding time.

Key Words: Catalytic membrance; ZnO/SiC; Pt@ZnO/SiC; Catalytic oxidation; Methanol; Ethanol

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 有机废气（VOCs）的来源 1

1.2 VOCs对人的身体危害及对大气环境的污染 1

1.2.1 有机废气对大气环境的污染 1

1.2.2 有机废气对人的身体造成的危害 2

1.3 现阶段对VOCs常见的处理技术 2

1.3.1 燃烧技术 2

1.3.2 冷凝技术 3

1.3.3 吸收技术 3

1.3.4 膜分离技术 3

1.3.5 生物技术 3

1.3.6 催化氧化技术 4

1.4 催化氧化技术研究进展 4

1.4.1 贵金属催化剂 4

1.4.2 非贵金属催化剂 6

1.5 催化膜研究进展 6

1.5.1 催化膜简介 6

1.5.2 催化膜研究现状 7

1.6 有机废气VOCs中甲醇对人体的危害 7

1.7 甲醇催化氧化研究意义 8

第二章 实验与方法 9

2.1实验部分 9

2.1.1实验试剂及仪器 9

2.1.2催化膜的制备 10

2.1.2实验装置 11

2.1.3 实验过程 11

第三章 催化膜表征 12

3.1 形貌表征 12

3.2 结构表征 13

3.3 氧化锌和铂的负载量 13

3.4 负载前后SiC支撑体比表面积、平均孔径、气通量变化 14

第四章 结果与讨论 15

4.1标线的测定 15

4.1.1甲醇气体标准曲线的测定 15

4.1.2 乙醇气体标准曲线的测定 16

4.2 降解曲线的测定 16

4.2.1 空白实验 16

4.2.2 甲醇降解曲线的测定 18

4.2.3 乙醇降解曲线的测定 18

4.3 催化氧化结果分析 19

4.3.1 催化氧化甲醇结果分析 19

4.3.2 催化氧化乙醇结果分析 20

第五章 结论 23

参考文献 24

致谢 27

第一章 文献综述

1.1 有机废气（VOCs）的来源

VOCs主要有两种来源，一种是产生于交通工具的尾气排放，一种是产生于固定的工业废气。交通工具如汽车、飞机等以石油产品为燃料，它们在行驶过程中会排放一定的废气。随着科学技术的迅速发展，钢铁、造纸、石油化工行业得到强势崛起，在这种发展情况下，尾气的排放难以避免，这也就造成了有机废气的出现。石油和化工厂，印刷厂，金属锻造厂及其他和化学工业相关的行业，都成为了有机废气排放的源头。这些废气中的有机物具有可燃、有毒性等特点，因此，有效处理这些有机废气成为迫在眉睫的任务。这些交通工具和工业排放的有机废气的类型、污染源及污染途径见表1-1

表1-1 有机废气的类型、污染源及污染途径

1.2 VOCs对人的身体危害及对大气环境的污染

1.2.1 有机废气对大气环境的污染

有机废气在一定条件下可以造成臭氧层空洞，还可以产生温室效应，形成光化学烟雾等严重情况，对自然环境造成严重的危害。现如今雾霾天气已成为我国北方一种常见的环境灾害，其中VOCs的排放对其有着重要的影响。

1.2.2 有机废气对人的身体造成的危害

有机废气对人体产生危害不光是神经系统方面，也可能是细胞蛋白质、人体粘膜等多方面的，每个行业的排放尾气都有着不同的特性，对人体的危害也各有不同，现阶段全球不同工业产生的尾气中几种常见的废气对人体产生的危害见下表：

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