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摘 要

本文的研究以堇青石陶瓷蜂窝（Al₂O₃/MgO）为催化剂载体，采用溶胶凝胶法制备过渡金属复合氧化物催化剂。本次实验对以甲苯为研究对象的VOCs进行燃烧处理。探究了催化剂在不同的制备条件下对甲苯的催化燃烧所表现出的催化效能。活性测试阶段数据由GC-2014检测并记录。分析实验数据后显示催化燃烧催化剂的制备条件会对甲苯的催化燃烧转换率产生影响，主要体现在两个方面:一是处理时间、二是处理温度。在400℃焙烧3.5h的条件下制备的催化剂表现出最佳的催化燃烧性能，在燃烧温度为250℃时，甲苯的催化转化率可达到约99.6%。

关键词：催化燃烧 VOCs 堇青石 催化剂

Study on Optimization of preparation conditions of catalyst for catalytic combustion of manganese, cobalt and cerium

Abstract

This article mainly use the cordierite honeycomb ceramics as the carrier and the catalyst was prepared by sol-gel method. The combustion of toluene was used as a model reaction to study the relationship of the catalytic activity between different calcination time and calcination temperature of catalysts. The data of the activity test phase are recorded by GC -2014.The experimental results shows that the catalysts prepared under different conditions have different catalytic activity for the catalytic combustion of benzene. Results showed that the best catalytic activity to the combustion of toluene was the catalyst catalytic which with calcinations temperature at 400℃ and calcinations time at 3.5h. The conversion of toluene was approximately 99.6％at the reaction temperature of 250℃.

Key Words：Catalytic combustion; VOCs; Cordierite; Catalysts

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 VOCs介绍 1

1.1.1 VOCs的简介 1

1.1.2 VOCs的来源 1

1.1.3 VOCs的类别 1

1.1.4 VOCs的危害 1

1.2 VOCs的处理方法 2

1.2.1 吸收法 3

1.2.2 吸附法 4

1.2.3 冷凝法 4

1.2.4 膜分离法 5

1.2.5 催化燃烧法 5

1.2.6 生物处理法 7

1.2.7 等离子氧化法 7

1.2.8 光催化法 8

1.2.9 方法综述 8

1.3 催化燃烧技术 8

1.3.1 催化燃烧技术的介绍 8

1.3.2 催化燃烧技术的原理 9

1.3.3 催化燃烧技术的特点 9

1.4 催化燃烧催化剂的研究进展 10

1.4.1 催化剂的介绍 10

1.4.2 催化剂的活性中心 10

1.4.3 催化剂的载体 11

1.4.4 催化剂的制备工艺 11

1.5 课题的研究内容 12

第二章 实验部分 13

2.1 实验仪器与试剂 14

2.2 载体预处理 15

2.3 催化剂的制备 15

2.4 催化燃烧活性测试 16

第三章 结果与讨论 16

3.1 不同焙烧时间的Mn-Co-Ce复合催化剂对甲苯的催化燃烧性能评价 16

3.1 不同焙烧时间的Mn-Co-Ce复合催化剂对甲苯的催化燃烧性能评价 20

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 22

4.2 展望 22

参考文献 23

1. 前言

1.1 VOCs介绍

1.1.1 VOCs简介

挥发性有机化合物(VOCs)被称为有害污染物因其毒性和相对较高的蒸汽压。此外, VOCs的排放间接导致臭氧^[1]。如今的大气中含有很多的VOCs（Volatile organic compounds），它的物理性质是在标准情况下，具有较小的分子量，并且此时的化合物蒸气压较高而沸点却相对较低，故当其处于常温下时易于挥发^[2-3]。世界卫生组织（WHO）于1989年针对于此提出了一个定义，这类有机物在常压、温度比室温更低时，沸点会处于50-260℃，我们通常可以在常温下的空气中发现这种有机物的蒸汽，而这类物质的饱和蒸气压在室温时一般都会超过133.32P^[4]。

1.1.2 VOCs的来源

VOCs的主要来源可分为以下几类:

(1) 大气中的来源 常见大气中VOCs的来源一般有室外和室内，室外的来源种类相对较多，如工业生产（其中又囊括了石油化工、生物制药、包装印刷以及电子信息行业等），燃料的燃烧中和交通运输中所排放的工业废气及汽车尾气，还有其所产生的光化学污染，这一类污染的来源大部分源自于人类的发展，为提高人类的生活水平质量，似乎不可避免的会造成一定的污染^[5-7]；室内的起源一般是因为人们的生活排放的，比如天然气的燃烧、家用还有人体本身的排放等。

(2) 水体中的来源 人为来源、天然来源这两种来源一般被看做是水体中VOCs来源种类^[8]。其中作为人为源的企业所排放的废水、废气则是最为主要的；所谓的天然源通常指水中所含的腐殖酸、富里酸等，此外还含有因藻类代谢所产生的卤代烃（经加氯消毒产生）。

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