论文部分内容阅读
VOCs是重要的大气污染物,是引起区域大气臭氧超标、PM2.5重度污染的关键前体物。随着社会经济发展,我国VOCs排放逐年上升,由VOCs所导致的大气污染问题进一步凸显,VOCs污染治理迫在眉睫。学者们做出了大量研究尝试把非热等离子体与催化结合起来,形成了非热等离子体催化技术,可在常温常压下转化VOCs,有效提高了反应效率,降低了二次污染。由于等离子体催化体系的复杂性,其氧化降解VOCs的过程不是很清晰,从而影响了该项技术的推广和应用。运用浸渍法制备了不同焙烧温度的5%Mn/SBA-15,其中Mn/SBA-15(400oC)拥有最高的催化降解活性,是由于该焙烧温度下催化剂拥有更强的氧化还原性能。以SBA-15为催化剂,对比连续降解法和吸附存储-间歇放电法净化低浓度甲苯的活性,结果表明吸附存储-间歇放电法下甲苯去除率、碳平衡和CO2选择性更高。通过对甲苯的预吸附大大提升了等离子体生成的活性物种的利用效率,并且间歇性的放电方式能够保持催化剂表面的活性位点的暴露,从而促进了甲苯完全氧化为CO2。对比SBA-15、 Mn/SBA-15、Ag/SBA-15、AgMn/SBA-15四种催化剂在吸附存储-间歇放电法下降解甲苯的活性,结果显示AgMn/SBA-15展现出最好的碳平衡和二氧化碳选择性。AgMn的负载促进了对2-庚烯醇的氧化分解,从而提高了降解反应的碳平衡和二氧化碳选择性。催化剂与甲苯分子之间吸附结合力的强弱影响甲苯的降解速率,Ag可以与甲苯分子之间形成π配位络合键,从而提升了催化剂与甲苯分子的吸附容量和吸附强度。Ag、Mn的负载提升了催化剂的降解臭氧的能力,从而提升了催化降解的活性。同时,Mn的负载提升了催化剂的氧化还原性能,Ag的负载可以促进中间产物的完全氧化分解为CO2。运用溶剂溶解-GCMS分析和等离子体原位红外的方法分析等离子体催化降解甲苯过程的中间产物的变化。等离子体催化降解甲苯的主要中间产物为苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸及硝基苯酚等。结合分析结果,对等离子体催化降解反应路径进行了猜测,其中甲苯→苯甲醇→苯甲醛→苯甲酸→小分子物质→CO2和H2O这一路径是主要路径。苯甲醛进一步氧化分解进而打开苯环是等离子体催化降解甲苯的控制步骤,苯甲醛是其关键物种。