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垃圾焚烧是解决当今垃圾问题的主要处理方式,但是焚烧过程会产生大量的酸性气体、重金属、颗粒物以及挥发性有机物等污染物质,其中具有“三致”效应的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon,PAHs)类污染物尤为受到人们关注,因此如何高效经济地捕集PAHs对于垃圾焚烧产业的可持续发展具有长远的意义。本文通过浸渍法将一定量的CuO及CeO2负载于颗粒活性氧化铝上,制备出不同活性组分及负载率的催化剂;通过扫描电镜、N2吸附分析仪、X射线衍射仪及热重分析仪对催化剂进行理化特性研究;利用固定床催化反应装置进行PAHs(萘、菲、芘)催化实验,并结合CO2浓度曲线、CO2产率和去除率研究活性组分、负载率、气体流量、催化反应温度等条件对PAHs催化过程的影响,探寻其催化的规律;最后选用其它多孔材料载体,制备出不同载体的铜铈催化剂,并通过催化降解实验筛选出性能较优的催化剂,以期为探索烟气PAHs零排放技术提供理论基础和实验数据。N2吸附实验数据表明,CuO、CeO2的负载会堵塞Al2O3中4nm左右孔径的部分孔洞,对Al2O3表面的孔隙结构产生一定影响;当CuO、CeO2负载率较低时,催化剂的比表面积和总孔容积变化不大;当负载率较高时,催化剂的比表面积、总孔容积显著减小,平均孔径显著增大;当Al2O3上引入CeO2时,CeO2会与载体Al2O3以及CuO相互作用,形成新的孔隙结构。扫描电子显微镜和XRD实验数据表明,各催化剂均较好地保持了 A1203原有的骨架结构,CuO和CeO2活性组分并未明显改变载体的晶体结构特征;CeO2会与CuO协同作用,促进CuO在载体表面的分散,增加催化剂的活性位点。TG-DTG实验数据表明,500℃作为锻烧温度,能确保Cu(NO3)2和Ce(NO3)4完全分解成所需的活性组分,且载体在该温度下性质稳定;萘、菲、芘的脱附温度均高于其沸点,催化反应温度300℃时,萘较容易脱出,而菲和芘则相对不易发生脱附。固定床催化反应实验数据表明,低负载率CuO/Al2O3和CeO2/Al2O3的活性均较低,随着负载率的提高,两者的活性得到显著提高,且CeO2/Al2O3催化剂的性能总体要稍弱于CuO/Al2O3;CuO负载率为18%时,CuO/Al2O3催化萘、菲、芘的综合性能最高,CeO2/Al2O3则在CeO2负载率25%时,具有最高的催化性能;而CuO-CeO2/Al2O3在低负载率时也具有良好的催化性能,随着CuO、CeO2负载率的提高,催化剂的活性变化不大,CO2产率及去除率均只造成了±7%以内的变动;CeO2的引入在保持一定催化活性的前提下,明显改善了催化剂的稳定性;CeO2作为助剂能进一步提升催化剂的储放氧能力,改善其性能;三种PAHs的CO2产率顺序为萘>菲>芘,去除率则为芘>菲>萘。改变催化反应的温度和气流量,对催化剂进行固定床催化实验得到的数据表明,气流量对18%CuO/Al2O3催化菲和芘的反应影响较大,菲和芘的CO2产率随气流量的提高呈现明显增高的趋势,有助于更完全的催化,而萘的CO2产率在中低流量时基本保持不变,当流量较大时会有一定的上升;萘和菲的去除率随着气体流量的增加略微降低,而芘的去除率则随着气体流量的增加几乎保持不变,不过均保持在了 90%以上的高水准上。气流量的变化不会对18%CeO2/Al2O3催化萘、菲、芘的反应稳定性造成太大影响,萘、菲、芘的CO2产率与去除率总体随着流量的增加呈现先升高后下降的趋势。与单组分催化剂相比,9%CuO-4%CeO2/Al2O3对萘、菲、芘三种PAHs催化反应的综合稳定性更好,三者的CO2产率均随着气体流量的增加呈先略微升高后基本保持不变;不同流量下三者的平均CO2产率与去除率远高于18%CeO2/Al2O3催化剂,也略高于18%CuO/Al2O3催化剂。催化反应温度对催化剂活性的影响很大,三种催化剂对萘、菲、芘三者的CO2产率与去除率均随反应温度的升高上升很快;PAHs环数越高,相应的催化降解所需的反应温度也越高;9%CuO-4%CeO2/Al2O3催化剂拥有最优的低温活性,更宽的作用温度范围,而18%CeO2/Al2O3催化剂则与之相反,具有相对最高的活性温度。不同载体的CuO-CeO2催化剂固定床催化反应实验数据表明,载体对CuO-CeO2催化剂的性能影响很大,CuO-CeO2/4AMS和CuO-CeO2/AC对萘的催化能力较差,而CuO-CeO2/Al2O3和CuO-CeO2/13XMS则具有良好的萘催化能力;随着催化反应温度的升高,CuO-CeO2/Al2O3和CuO-CeO2/13XMS的催化能力显著提升,350℃时两种催化剂对萘的CO2产率分别达到85%和81%,去除效率则均超过98%,CuO-CeO2/13XMS具有比CuO-CeO2/Al2O3更好的低温活性,250℃时CO2产率就接近70%;CuO-CeO2/13XMS和CuO-CeO2/Al2O3经过5次重复循环实验后去除效率均仍保持在92%以上,反应稳定性较好。