固相球磨法制备高效钒系催化剂对hcb催化分解研究

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1、固相球磨法制备高效钒系催化剂对HCB催化分解研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：张淑珍指导教师:余刚教授二○一五年五月CatalyticRemovalofHCBusingVanadiumCatalystPreparedbyBallMillingMethodThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEnv

2、ironmentalScienceandEngineeringbyZhangShuzhenThesisSupervisor:ProfessorYuGangMay,2015摘要摘要无意产生的持久性有机污染物（UPOPs）是一类在金属冶炼、废物焚烧等热过程中产生的有毒副产物，其中六氯苯（HCB）排放浓度高且难被降解。催化分解对氯代有机物有较好的降解作用,本文旨在开发对HCB具有高效降解作用的催化剂并研究其对HCB催化分解效率和机理。开发了无溶剂快速制备钒系催化剂的固相球磨法，制备出钒钛催化剂（VTi-BM）。与

3、传统浸渍法制备的钒钛催化剂（VTi-WI）相比，VTi-BM对HCBo具有更高的活性和更好的稳定性。在反应温度高于270C时，VTi-BM对HCB的去除效率高于60%，且经过10h以上的连续反应后，催化剂活性没有明显降低。此外，VTi-BM催化分解HCB反应速率较快，HCB的安瓿瓶催化分解反应30min时降解完全，中间产物有TCBQ、TCCD和DCMA。球磨过程改善了催化剂结构特性，其表面钒氧物种分散性好、有更多表面缺陷、化学吸附氧含量高、氧化还原能力强以及表面强酸位多，从而表现了更高的反应活性。制备出掺杂

4、过渡金属元素改性的钒钛催化剂（VMTi），研究发现，W、Cr和Mo的掺杂提高了催化剂活性；而掺杂Ce、Cu、Mn或Co则降低了VTi-BM的催o化活性。掺杂W的钒钛催化剂（VWTi）对HCB的催化活性最高，在300C下对HCB的去除效率高于80%，且性能稳定。VWTi对HCB催化分解反应速率最快，安瓿瓶催化分解反应20min对HCB的去除效率高达90%，中间产物也是TCBQ、TCCD和DCMA，但产量极少。VWTi的比表面积最大、表面有WO3结晶相、含有最高的Oα浓度和较高的表面酸性，可能会使催化剂表面暴露

5、更多的活性位、促进V2O5在载体表面的分散性并增加表面Brønsted酸位、具有更多的表面氧空位和化学吸附氧。为寻找最佳催化剂配方，本文针对活性较高的VTi-BM和VWTi开展了负载量实验，得出最佳钨负载量约为5at.%，最佳钒负载量为5-7at.%。关键词：固相球磨法；钒系催化剂；无意产生持久性有机污染物；六氯苯；催化分解IAbstractAbstractUnintentionallyformedpersistentorganicpollutants(UPOPs),includingpolychlorin

6、ateddibenzo-p-dioxinanddibenzofuran(PCDD/Fs),polychlorinatedbiphenyls(PCB),hexachlorobenzene(HCB),andpentachlorobenzene(PeCB),areagroupofhazardousorganicsemittedfromthermalprocesslikeincineratorsandcombustionindustrialprocesses.Inaddition,theHCBconcentrati

7、onemittedfromfluegasisseveralordersofmagnitudehigherthanPCDD/Fs.Comparedwithadsorption,catalyticdestructionshowsauniqueadvantageduetothecompletedecompositionofhazardousorganics.Previousresearchreportedthevanadiumcatalystsshowedhighactivityandthermalability

8、andClpoisoningresistance.Thevanadiumbasedcatalystsareusuallysynthesizedbywetnessimpregnation,sol-gelmethod,orpolyol-mediatedsynthesis,whichshowedapoorvanadiumdispersion,andlowcatalyticactivity.Besides,theseme