近年来，我国对NOx和SO2的控制效果明显，以臭氧(O3)和PM2.5为主要污染物的复合型大气污染新形势逐渐显现。挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)作为O3和PM2.5的重要前驱体，对复合型大气污染的形成起着关键作用。VOCs种类繁多，大气反应活性不一，因而其源排放成分谱是筛选优先控制污染物的基础，可为控制O3和PM2.5污染提供依据。VOCs治理技术中，催化燃烧以其高效率、低能耗、适用性强的优点广泛应用于不同种类VOCs的去除。因此，对催化燃烧技术的效果进行深入评估对VOCs的控制意义重大。本研究以彩钢行业为例，从源谱分析、商业催化剂性能评价和应用效果评估三个方面对该行业VOCs的产生及治理进行了全过程研究。
针对彩钢行业复杂的废气特点，本研究采用固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法进行VOCs源谱分析，结果共检测到涵盖酮类、醇类、酯类、醚类、芳烃类和含氮物质等22种以上的VOCs组分。最大反应增量法(Maximum Incremental Reactivity)和气溶胶转化系数法（Fractional Aerosol Coefficients）潜势计算结果表明，芳烃类物质对O3的生成贡献最大，其余为含氧烃，二次有机气溶胶（Secondary Organic Aerosols）生成潜势则全部来源于芳烃类物质。
在彩钢行业VOCs源谱分析的基础上，研究选取商业过渡金属催化剂和贵金属催化剂分别进行异丁醇、异丙醇、乙酸丁酯、甲苯和DMF的降解性能评价，筛选出适合彩钢行业不同VOCs废气处理的催化剂。研究表明，过渡金属催化剂的T90为196℃～270℃，贵金属催化剂的T90为176℃～420℃。贵金属催化剂由于贵金属含量的差异，降解效率差异较大。两类催化剂对大部分VOCs的矿化率均在80％以上，但DMF为60～70％。对于DMF降解过程中产生的NO，过渡金属催化剂将NO转化成N2的能力较强，390℃时NO转化率为91％。
基于对商业催化剂去除彩钢行业VOCs性能的充分评估，本研究定期取回实际运行中的贵金属催化剂，对其进行活性表征，并结合中间产物分析，跟踪评价贵金属催化剂使用寿命。结果表明，商业贵金属催化剂具有较长的使用寿命，其降解活性随使用时长的增加而缓慢下降，且中间产物最大生成量增大。使用360d后的贵金属催化剂对不同污染物的T90从194℃～298℃降至213℃～337℃，NO转化率从61.7％降至55.1％。物理化学表征结果显示，贵金属催化剂在使用过程中活性下降的主要原因为涂层发生烧结并脱落，导致比表面积、孔体积和贵金属含量下降。
本研究以彩钢行业为例，提供一种利用源谱分析掌握废气特征，进而优选催化剂进行催化燃烧治理的研究体系，可为其他行业VOCs源谱分析及治理提供范例。
- 作 者：
- 陈梦霞
- 学科专业：
- 环境工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 浙江大学
- 导师姓名：
- 赵伟荣顾震宇
- 学位年度：
- 2018
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
