重点行业挥发性有机污染物排放特征与控制反应过程的研究

This project addresses the fundamental issues in emission and control of volatile organic compounds (VOCs) from typical industies, concerning the exploration of emission characteristics and study of VOCs adsorption, reaction process and mechanism on hierchical zeolites. The main research contents contain: (a) Detect the major emission components, and obtain the in depth characterisitics of industrial VOCs emissions. (b) Making use of the hierchical zeolite materials, and to develop highly active and durable catalysts for catalytic elimination of volatile organic compound pollutants. Explore the new preparation techniques of catalysts and suitable methods of dispersion of active phase. (c) Investigate the catalytic behaviors, monitor and analyze byproducts and their distribution especially under non-stable state conditions, and study reaction processes of catalytic oxidation. (d) Characterize the surface and pore structure of these catalyst materials, and investigate interaction of VOCs molecule with catalysts. (e) Study active oxygen species, absorption state of VOCs on the catalyst surface and explore reaction mechanism of VOCs oxidation under non-steady state. It aims to provides scientific and technical support for the control of volatile organic compounds from industrial emissions in China.

针对挥发性有机污染物的排放与控制，探究重点行业挥发性有机污染排放特征，系统地考察挥发性有机污染物VOCs在多级孔催化材料上吸附、反应过程和机理。为我国工业排放挥发性有机污染物污染控制提供科学与技术基础。. 研究主要集中在：重点行业排放VOCs成份的检测分析，探究行业挥发性有机污染排放特征；多级孔分子筛催化材料的合成、孔结构与表面性质的表征；VOCs催化反应过程的考察；有机污染物的吸附与吸附态的分析；催化材料上的活性氧种、中间物种和副产物的检测；催化反应过程、机理和动力学的研究。研究纳米孔材料与VOCs的相互作用，揭示非稳态排放条件下反应过程和反应机理。

挥发性有机污染物是导致大气环境恶化的关键，我国挥发性有机污染物（VOCs）的控制面临着严峻的挑战。针对重点行业挥发性有机污染物排放特征，展开重点行业VOCs源排放的检测分析，得到了包装印刷、合成氨、机械制造等行业的排放及成分谱。在VOCs的吸附、分离及回收过程方面，合成了系列具有大比表面积、高孔隙率、强疏水性的有机多孔聚合物吸附材料(POPs)，其能够在高湿度下对VOCs保持良好的吸附性能。研制的系列分子筛/PDMS膜对有机气体/氮气表现出良好的选择性分离性能。在小分子有机污染物的消除方面，研究出了乙烯低温催化氧化分子筛材料，Brønsted酸位为活性中心，通过氟（F）改性进一步提高了催化剂的稳定性，在一定程度上缓解了由于吸附水占据了Brønsted酸性位导致的催化剂的失活。在含氧有机物(OVOCs)的控制方面，合成了系列高效锰基催化氧化材料，针对醛酮类污染物实现了这些OVOCs的高效降解，揭示了活性氧物种和缺陷位对α-H脱除和C-C键断裂的促进作用与反应机理。针对含氯有机物(CVOCs)和含氮有机物(NVOCs)的控制，开发出水解氧化和选择氧化-催化还原技术，揭示了抑制有毒副产物的生成规律，得到了反应机理与反应过程动力学规律。在低碳烃类的利用与催化转化方面，进行了有关选择催化氧化、催化异构化反应的研究，得到了具有良好催化性能的催化剂。总之，项目是针对挥发性有机污染物（VOCs）的排放与控制，研究得到了多种吸附、分离和催化材料，形成了系列污染控制与利用技术，为重点行业挥发性有机物污染的减排与控制提供了科学与技术基础。