醋酸乙烯是一种重要的化工原料,乙炔法合成醋酸乙烯工艺以载醋酸锌的活性炭作为催化剂,但在使用过程中产生的复杂有机物包裹醋酸锌,堵塞活性炭孔道,造成催化剂失效。载醋酸锌废催化剂是一种典型的含有包裹体的固废资源,锌与活性炭载体的有效分离是限制废催化剂综合利用的关键技术瓶颈,现有研究方法单一,理论研究薄弱,是制约废催化剂综合利用和工业化处置工作开展的重要因素,为此,论文开拓出两种废催化剂资源化处置新途径,系统深入地研究了废催化剂综合利用关键技术和相关理论,取得了一些有意义的结果。1.废催化剂中回收锌和再生活性炭的关键技术首先采用热重分析研究废催化剂的热解特性及动力学,为微波预处理废催化剂工序奠定了理论基础,通过模型拟合得到了废催化剂的热解特性和热解动力学方程,结果表明：废催化剂主要失重阶段的动力学模型分别符合一级化学反应和一维扩散控制Parabolic法则,表观活化能分别为37.4和43.1 kJ/mol:随后研究了微波预处理温度和时间对锌浸出率的影响,增添微波预处理使锌的浸出率从42%提高到95%以上,综合考虑锌的浸出率和回收率,得到微波预处理的最佳工艺条件为：预处理温度900℃,时间12 min,在此条件下,锌的浸出率和回收率分别为95.79%和92.96%,微波预处理利用微波选择性加热,加热速度快的特点,迅速打开废催化剂被堵塞的孔道,使锌的化合物暴露在废催化剂表面,实现“难溶锌向可溶锌”的转变,促进锌炭有效分离,从而提高锌的回收率采用响应曲面法(RSM)研究氨浓度、浸出时间和液固比对锌浸出率的影响,在方差分析、多元回归和模型拟合的基础上,确定最佳工艺参数,XRD、SEM和氮气吸附分析表明,在浸出后样品的XRD谱图中氧化锌衍射峰已经消失,只存在明显的C峰(002和100),浸出后样品的比表面积从浸出前的824m2/g增大到922m2/g,通过SEM可在浸出后的样品中观察到更多的活性炭孔道。通过考察蒸氨时间和水蒸气流量对氧化锌前驱体的影响,得到的最佳工艺条件为：温度92～96℃,蒸氨时间120min,水蒸气流量40g/min；碱式碳酸锌的热重分析表明,碱式碳酸锌热解动力学符合一级化学反应,热解过程的平均表观活化能为33.9kJ/mol:随后在微波温度350℃,保温30min条件下制备出活性氧化锌产品,产品质量达到行业标准(HG/T2572-94)的一级品标准。采用基于中心组合设计的响应面法,结合最佳工艺参数和再生活性炭结构的研究‘,揭示废活性炭的再生过程反应机理。结果表明：工艺参数对碘值和得率的影响规律分别符合两因子交互效应和二次方程模型,在分析各个因素的显著性和交互作用后,得到废催化剂制备活性炭的最优化工艺参数,在此条件下,预测值与实际值之间具有较好的拟合度再生活性炭的比表面积为1560m2/g,分别是废催化剂和新炭比表面积的5.76倍和1.67倍,而采用条件实验(再生温度1000℃)再生活性炭的比表面积仅为1255m2/g。以再生活性炭为原料,系统研究亚甲基蓝溶液浓度和吸附时间对饱和吸附量的影响,采用Langmuir和Freundlich吸附等温式对不同条件下获得的吸附平衡数据进行分析,再生活性炭吸附亚甲基蓝等温式可用Langmuir等温线描述,准二级动力学模型可以描述吸附过程。结果表明：再生活性炭吸附亚甲基蓝的Langmuir饱和吸附量为425.53mg/g,普遍高于文献报道的商业活性炭的饱和吸附量,其丰富的介孔结构(中孔孔容0.43 cm3/g)有利于有机物大分子扩散并吸附于其孔道表面,因而表现出优异的亚甲基蓝吸附能力,再生活性炭因具有较大的比表面积和发达的中孔,可广泛适用于有机物大分子污染物废水的治理。2.废催化剂制备氧化锌／活性炭复合材料的基础理论研究首次直接由废催化剂制备出ZnO/活性炭(AC)复合材料,采用碘吸附、氮气吸附、XRD、SEM-EDS和FT-IR等方法对样品的吸附性能、孔结构、物相组成、微观形貌和表面化学性质等进行研究,结果表明：不同温度下得到的样品均由活性炭和ZnO组成,形成ZnO/AC复合物,ZnO晶粒均匀分布在活性炭孔道周围及内部,为六方纤锌矿结构；温度对活性炭的孔结构及ZnO晶粒尺寸有较大影响,随着温度的升高和醋酸锌的分解,被堵塞的活性炭孔道被打开,微孔和中孔含量增加,产品的比表面积、总孔体积及ZnO晶粒尺寸逐渐增大,950℃时所得样品的比表面积可达到1193 m2/g,ZnO晶粒尺寸达到35 nm,温度进一步升高至1000℃时样品比表面积和ZnO晶粒尺寸则有所降低。采用密度泛函方法PBE/Gen和B3LYP/Gen方法计算四种化合物的几何构型、能量特征、电荷布居、前线分子轨道、红外光谱和热力学性质。对具有(1010)和(0001)晶面的氧化锌分子簇模型Zn4O4也进行优化和能量计算。结果表明：Zn-oxo化合物的稳定性高于其相应羧酸盐的稳定性,中心O2-与周围四个Zn2+形成的近似正四面体结构是决定整个化合物稳定性的关键,这种正四面体配位符合最终产物纤锌矿氧化锌的结构特征。对ZnO分子簇模型的计算表明Zn4O4(1010)比Zn4O4(0001)更为稳定,热力学性质计算进一步证明醋酸锌分解为Zn4O(CH3COO)6在热力学上是可行的；Zn4O(CH3COO)6作为醋酸锌分解过程重要的中间产物最终分解为氧化锌、丙酮和二氧化碳,反应在低温下为焓控制的过程,而在高温下则为熵控制的过程。综上,论文系统研究了两种废催化剂资源化处置关键技术的理论和工艺,前者采用微波加热,突破了锌与包裹体分离的技术瓶颈,并可显著降低能耗、资源利用率高、改善劳动条件、无二次污染,实现了固废资源的再使用。后者为ZnO/AC复合材料的制备开辟了新的原料来源和途径,同时借助量子化学和分子力学等手段,从微观角度探讨醋酸锌的分解反应过程以及ZnO晶体的电子结构特性,阐明其内在化学机制,为优化实验条件,制备出高品质多功能的复合材料奠定坚实的理论基础。本研究为含包裹体物质的再生及综合利用提供了一种有效的手段。