【摘 要】
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燃煤过程在消耗大量煤炭资源的同时,会产生粉尘、颗粒物、氮氧化物、二氧化硫等总量大且成分复杂的常规污染物,与此同时,烟气中还包含挥发性有机污染物（VOCs）,其危害性同样不容忽视。本文首次提出构建NH3-SCR工艺段后以催化材料为核心的紧密耦合催化氧化模块来实现燃煤烟气净化过程中VOCs的高效氧化去除。通过简便且工业上具有可操作性的浸渍法制备了既能高效去除VOCs又具有高效抗复杂烟气性能的V-Cu双
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“燃煤过程有机污染物排放控制技术”（2018YFB0605200）; 广州市科技计划（201804020026）
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燃煤过程在消耗大量煤炭资源的同时,会产生粉尘、颗粒物、氮氧化物、二氧化硫等总量大且成分复杂的常规污染物,与此同时,烟气中还包含挥发性有机污染物（VOCs）,其危害性同样不容忽视。本文首次提出构建NH3-SCR工艺段后以催化材料为核心的紧密耦合催化氧化模块来实现燃煤烟气净化过程中VOCs的高效氧化去除。通过简便且工业上具有可操作性的浸渍法制备了既能高效去除VOCs又具有高效抗复杂烟气性能的V-Cu双金属氧化物负载型催化剂。通过简单的等体积浸渍法成功制备了ZSM-5分子筛负载的V-Cu双金属双功能催化剂。V-Cu/ZSM-5催化剂表现出比单一V及Cu金属氧化物负载型催化剂更优异的催化性能,归因于其更优异的低温还原性、更多酸点、更高的电子转移效率、更丰富的表面吸附氧物种和更低的甲苯活化温度。此外,该催化剂表现出良好的抗复杂烟气性能和高选择性的优点,而NH3/NO与甲苯之间存在较强的竞争性吸附,SO2会使催化剂发生化学性中毒现象。最后,利用原位红外光谱技术揭示了甲苯降解的反应机理。针对真实燃煤烟气的复杂性,设计了适用于更贴近工业应用实际的V-Cu双金属氧化物负载型催化剂。与ZSM-5、Si O2及γ-Al2O3等载体相比,以Ti O2为载体的V-Cu/Ti O2催化剂具有最佳催化性能,这归因于其优异的氧化还原性、丰富的酸性位点和氧空位,进而促进活性组分与载体间的强相互作用。该催化剂能够在宽浓度范围波动及高空速的燃煤烟气组分下具有高活性、高抗性及高稳定性。同时,V-Cu/Ti O2对甲苯、丙烯、二氯甲烷等多组分VOCs均具有良好的降解效率。这项工作为构建和发展复杂燃煤烟气中氮氧化物和VOCs的协同治理体系提供了新思路和新技术。
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