含氮挥发性有机物选择性催化氧化材料研究进展

挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NO_(x))作为细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧(O_(3))的重要前体物,其减排与控制刻不容缓。含氮挥发性有机物(NVOCs)作为典型的杂原子VOCs,对大气环境和人体健康造成严重危害。在NVOCs的氧化过程中,实现NVOCs和副产物NO_(x)的协同控制至关重要。选择性催化氧化技术是一种高效处理NVOCs的方法,通过该技术能够将废气中的碳氢矿化为CO_(2)和H_(2)O,同时将氮选择性地氧化为N_(2)。在NVOCs选择氧化技术的研究中,开发具有高活性、高选择性和高稳定性的催化剂至关重要。目前,NVOCs选择氧化技术主要使用铂、钯、银等贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂。系统分析了贵金属和过渡金属氧化物催化剂在NVOCs选择性氧化中的研究进展,阐述了各种催化剂的优势和局限性,特别是深入分析了各类催化剂上NVOCs选择性氧化的反应机理及其影响因素,旨在为开发高性能的NVOCs选择性氧化催化剂和研究NVOCs选择性氧化反应过程与机理提供参考,进而推动NVOCs高效控制技术的开发,支撑NVOCs的高效净化与控制。

以煤为原料的合成氨企业挥发性有机物排放特征研究

为摸清合成氨工业生产过程中VOCs排放来源,核算行业排放量,笔者主要对煤化工中合成氨工业过程进行工艺全过程的排放特征的研究,研究内容包括生产过程中的有组织排放、车间逸散及厂界无组织排放等,用得出的排放因子进行排放量估算。研究表明,合成氨有组织排放以芳香烃和含氧有机物为主,硫回收工艺废气、尿素合成工艺废气、低温甲醇洗工艺段中CO2闪蒸气废气、CO2闪蒸排放气、尾气洗涤塔放空气中分别检出VOCs 36、19、26、21、20种。苄基氯、异丙醇、2-丁酮是合成氨VOCs排放的特征污染物。生产过程中产生的大量苄基氯可能是由α-氢侧键的芳香烃化合物转化而来的。合成氨的车间无组织排放特征与其所对应的生产过程排放特征具有一致性。从气化炉车间、尿素包装车间及酚氨回收车间中分别检出19、32、15种挥发性有机物。气化炉车间排放的VOCs主要为苄基氯,占比为23.16%;尿素包装车间主要为2-丁酮、乙酸乙酯、1,2,4-三甲基苯,占比达到49.58%;酚氨回收车间主要为醋酸乙烯酯,占比高达56.60%,这与酚氨回收的工艺过程中所使用的助溶剂有关。合成氨的厂界无组织各监测点的挥发性有机污染物特征均为:芳香烃>卤代烃>含氧有机物>烷烃,与各监测点所对应的生产过程排放特征具有一致性。运用排放因子法计算合成氨过程的总排放因子为75.02 g/t合成氨,硫回收13.66 g/t合成氨、尿素合成14.45 g/t合成氨、CO2闪蒸气废气21.42 g/t合成氨、CO2闪蒸排放气13.01 g/t合成氨、尾气洗涤塔放空气12.49 g/t合成氨。按此排放因子计算2015年内蒙某典型以煤为原料的合成氨生产过程中VOCs的排放量约为22.51 t。

化工行业酸性气体多组分转化与资源回收研究进展

碳中和背景下石油化工、天然气化工、煤化工等化工行业酸性气体的治理面临硫化氢污染控制与二氧化碳减排的双重挑战。寻求经济有效、资源化、可持续的酸性气体治理与多资源协同回收技术迫在眉睫。结合当前研究前沿及酸性气体污染控制与资源回收的需求,本文综述了利用酸性气体(H_(2)S、CO_(2)、CH_(4)等混合气体)多组分直接转化为高价值产品——氢气以及高附加值硫衍生物的研究进展,并对酸性气体多组分转化与资源综合利用,进而深加工向高附加值有机硫化工产品方向发展的前景进行了展望。

铈锆固溶体CexZr1-xO2上H2S的选择性催化氧化性能

采用共沉淀法合成一系列具有不同Ce/Zr物质的量比的铈锆固溶体CexZr1-xO2,考察Ce/Zr比例对H2S选择氧化反应催化活性的影响。通过XRD、BET、Raman、XPS、CO2-TPD、O2-TPD、H2-TPR等手段对铈锆固溶体的晶体结构、表面性质、碱性位以及氧化还原性等进行表征。结果表明,所有的铈锆固溶体催化剂均可以在化学计量比的氧气下具有优良的低温催化活性,催化活性随着Ce/Zr比例的提高而增加,其中Ce0.9Zr0.1O2活性最高,(160~260)℃转化率均保持在95%以上,在180℃时硫收率可达到97%,这主要是因为Ce0.9Zr0.1O2具有最多的中度碱性位、活性位数量和强的氧化还原性。同时推测Ce4+为催化反应的活性位,并遵循氧化还原机理。此外,催化剂的失活主要是由于催化剂表面生成硫酸盐物种,消耗了活性组分Ce4+。

氮掺杂锌铝水滑石衍生复合氧化物上羰基硫的催化水解性能

采用共沉淀法制备锌铝水滑石,在此基础上分别考察空气和氨气气氛焙烧的类水滑石衍生复合氧化物(LDO)对羰基硫(COS)水解的催化性能。通过氮气吸附-脱附、X光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和程序升温脱附(TPD)等表征手段对催化剂的结构和物化性能进行了系统研究。结果表明,N掺杂LDO增加了材料的碱强度和碱量,减少了表面氧物种OS的含量,提高了材料的稳定性和硫容。反应连续进行1200 min,COS转化率仍能保持96%。

Experimental observation of fine secular frequency resonance oscillation with a rectilinear ion trap mass spectrometer

The mass resolution of the ordinary ion trap mass spectrometer derived from the quadrupole mass spectrometer usually ranges from hundreds to thousands.In this study,the fine secular frequency resonance oscillation was observed with a rectilinear ion trap mass spectrometer.The FWHM of the responding resonance secular frequency of benzene was 0.012 kHz.The corresponding mass resolution was 8600 m/Δm for benzene(m/z=78).The mass spectrometer with secular frequency scanning has a linear response to benzene in the concentration range from 200 ppbv to 10000 ppbv.This study shows a new feature of the secular frequency scanning for ion trap mass spectrometers.

不同Cu负载量Cu-ZSM-5催化剂上正丁胺的选择催化氧化性能

采用等体积浸渍法制备不同Cu负载量(1%、2%、5%和10%)的系列Cu-ZSM-5催化剂,并考察了Cu负载量对催化剂的正丁胺催化氧化性能的影响。通过XRD、N_(2)吸脱附、EPR、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD表征方法对催化剂的晶相结构和物化性质进行表征并研究构效关系。结果表明:Cu负载量为10%的催化剂催化活性最高,在300℃下实现了正丁胺的完全转化;而Cu负载量为5%的催化剂N_(2)选择性最佳,低温时N_(2)选择性明显高于其他催化剂。表征结果表明,催化剂的氧化还原性能主要影响正丁胺的转化率,Cu负载量影响催化材料的氧化还原性能,Cu负载量高的催化剂氧化还原性能优异。高N_(2)选择性主要归属于催化剂孤立态Cu^(2+)物种和弱酸性位,催化剂的弱酸性位有利于正丁胺的吸附活化和深度氧化。