挥发性有机污染物(VOCs)来源广泛,成分复杂,对环境及人体均有一定危害。低温等离子体(NTP)联合催化工艺作为一种极具发展前景的VOCs治理技术引起了研究者的广泛关注,其中介质阻挡放电(DBD)是吸附存储-等离子体催化氧化VOCs最常用的放电方式之一,具有放电均匀、工艺稳定、能量效率高等优点。实际工业中的VOCs是多组分共存的,而目前大多数的研究却是针对单一组分VOC的去除。此外,不同VOC所适用的催化剂不同,实现多组分VOCs同时高效去除的催化剂仍需进一步探究。本研究中筛选适用的催化剂联合DBD氧化降解甲苯、乙酸乙酯及其混合物,并通过SEM、BET、H2-TPR、XPS和GC-MS等手段对催化剂进行表征。主要研究结论如下:(1)DBD联合13X和γ-Al2O3两种载体及其分别负载Fe、Mn、Ag和Mo四种活性组分的催化剂降解吸附态甲苯的研究结果表明:两种载体中,γ-Al2O3对甲苯的矿化效果相对较好,比13X高10%;四种活性组分中,Fe氧化甲苯的COx浓度最高,矿化效果最好;Mn对副产物O3和N2O的分解能力最强;虽然13X对甲苯的矿化效果不及γ-Al2O3,但Fe/13X氧化甲苯的COx产率却高于Fe/γ-Al2O3,为65%。这是因为Fe/13X表面存在更多氧化性较强的Fe3+和吸附氧所致。此外,Fe/13X与等量的γ-Al2O3混合有益于其对吸附态甲苯的矿化效果,COx产率达到最高,为69%。(2)DBD联合上述催化剂氧化降解吸附态乙酸乙酯的结果显示:γ-Al2O3对乙酸乙酯矿化率为40%,比13X高13.6%;四种活性组分中Mn对乙酸乙酯的矿化效果及对副产物的抑制能力均为最佳;活性组分Mn与载体13X的协同效果更佳,其氧化乙酸乙酯的COx产率高于Mn/γ-Al2O3,可达61.5%。这是因为:1)Mn/13X催化剂比表面积大于Mn/γ-Al2O3,有更多的活性位点;2)Mn/13X表面存在更多强氧化性Mn4+和吸附氧含量。当Mn/13X与γ-A12O3混合比例为1:1时,其氧化降解吸附态乙酸乙酯的COx产率可提高3%,且副产物排放量最少。(3)DBD联合筛选出的催化剂载体13X及活性组分Fe和Mn同时降解甲苯和乙酸乙酯的结果显示:在吸附阶段,甲苯和乙酸乙酯的存在竞争吸附关系,先吸附乙酸乙酯直至穿透,再吸附甲苯,发现甲苯难以被吸附;先吸附甲苯直至穿透,再吸附乙酸乙酯时,吸附态甲苯会被置换下来;同时吸附甲苯和乙酸乙酯时,80 min后,甲苯开始穿透,所以当两种污染物同时存在时,吸附时间应低于80 min;催化剂的几种混合方式中,13X上分别负载Mn和Fe后,与等质量γ-Al2O3机械混合的催化剂Mn/13X-Fe/13X-γ-Al2O3对双组分污染物的矿化效果最佳。吸附量、放电电压和湿度3项运行参数对DBD联合混合催化剂Mn/13X-Fe/13X-γ-Al2O3氧化双组分VOCs的影响如下:1)初始吸附量的增加导致单个VOC分子与活性粒子的碰撞几率减小,不利于吸附态VOCs的氧化;2)电场强度随电压增大而增大,形成较多的活性物种有利于吸附态VOCs的氧化;3)湿度的增加不利于吸附态甲苯和乙酸乙酯的矿化。一方面是由于水的电负性,限制了电子能量,导致活性物种的猝灭;另一方面是由于水蒸汽与污染物的竞争吸附置换出了吸附态的VOCs。Mn/13X-Fe/13X-γ-Al2O3催化剂在吸附-放电循环5次后性能比较稳定,COx产率基本保持不变,CO2选择性会稍许降低。(4)DBD联合催化剂降解吸附态VOCs的研究机理表明,吸附态甲苯降解途径主要有3种:1)高能电子直接将甲苯轰击为苯基和甲基自由基,接着被O3分解所产生的活性基团进一步氧化生成CO2和H2O;2)甲苯分子直接与气相中的自由基反应,生成苯甲醇,苯甲醇进一步氧化成为苯甲醛、苯甲酸,随后发生开环反应被进一步矿化为CO2和H2O;3)甲苯分子被高能电子撞击,生成甲基、苯甲基、苯基等基团,这些基团直接整合反应生成聚合物。吸附态乙酸乙酯的降解路径有3部分:1)放电过程中产生的高能电子直接将乙酸乙酯轰击为碎片;2)高能电子与空气(N2和O2)碰撞形成的活性粒子直接参与乙酸乙酯的氧化;3)O3在催化剂表面分解产生的活性氧参与吸附态乙酸乙酯的氧化。同时降解甲苯和乙酸乙酯时,有机中间产物种类有所减少,但并不显著。此外,甲苯降解的有机副产物显著多于乙酸乙酯,这是因为苯环键能更大,不易打开,易形成苯甲醛、邻二甲苯和4-甲基-二苯甲烷等苯环类物质。