【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及大氣污染治理，更具體地，本專利技術涉及一種催化臭氧氧化處理有機氣體污染的方法。
技術介紹
1、當前環(huán)境中存在的有機氣體污染情況十分嚴峻，對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)構成了顯著威脅。揮發(fā)性有機化合物(vocs)是造成大氣霧霾和臭氧污染的重要污染物之一。其中含硫揮發(fā)性有機氣體(s-vocs)是一類廣泛存在于工業(yè)排放和環(huán)境中的污染物，它們不僅對環(huán)境造成污染，還對人體健康構成威脅。這些氣體包括硫化氫、硫醇類等，大多具有毒性，部分已被證實為致癌物。s-vocs難以生物降解，容易成為環(huán)境的組成部分，并通過食物鏈進入生物體，影響生物的生理機能。它們還是臭氧層破壞和光化學污染的主要污染源。目前，治理s-vocs的技術包括傳統(tǒng)的吸附、吸收、焚燒技術，以及新興的膜分離、催化燃燒、生物凈化等方法。監(jiān)測和控制s-vocs的排放變得尤為重要，以減少其對環(huán)境和健康的影響。室內環(huán)境中，家用清潔產品也是s-vocs的重要來源，這些氣體通過氣相氧化反應產生二次污染物，進一步影響室內空氣質量。
2、臭氧作為一種強氧化劑，已被廣泛應用于水處理、大氣污染治理、工業(yè)廢氣凈化等多個領域。臭氧具備催化分解和強氧化特性，能夠有效降解有機污染物、消毒殺菌，因此在環(huán)境保護中具有重要的應用前景。然而，催化臭氧氧化反應在實際應用中面臨一些挑戰(zhàn)，其中之一是臭氧的利用效率較低，催化劑容易失活，影響了其催化效果。傳統(tǒng)的催化臭氧氧化反應通常采用線性吸附方式，但在線性吸附中，臭氧分子與催化劑表面吸附位點之間的相互作用較為弱，導致臭氧激活效率較低，從而限制了反應的催化性能。因此
3、現(xiàn)有技術公開了一種鐵鈷摻雜的臭氧活化催化劑fe-coox及制備方法，該研究表明，通過雙金屬氧化物中fe和co的協(xié)同作用，可以有效提升臭氧氧化速率，提高臭氧利用率，并且可以重復利用。但是臭氧激活效率仍然受到催化劑表面性質和反應條件的制約。現(xiàn)有技術還提供了一種尖晶石鐵氧體催化劑催化臭氧以去除水中有機物的方法，但是使用方法受制于水體中，不能拓寬其在處理有機氣體的應用。
4、因此，開發(fā)一種催化效率高，穩(wěn)定催化去除有機氣體污染的催化臭氧氧化處理有機氣體污染的方法具有重要的研究意義和應用價值。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術旨在克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種催化臭氧氧化處理有機氣體污染的方法，實現(xiàn)催化效率高，穩(wěn)定催化去除有機氣體污染的效果。
2、因此，本專利技術的首要目的是提供一種催化臭氧氧化處理有機氣體污染的方法。
3、本專利技術的另一目的是提供上述方法在大氣污染治理領域中的應用。
4、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術采取以下技術方案：
5、本專利技術保護一種催化臭氧氧化處理有機氣體污染的方法，包括以下步驟：
6、催化劑在連續(xù)流微反應器中，臭氧流速為3～30ml/min，通入有機氣體；
7、其中，所述催化劑為中熵尖晶石氧化物催化劑，cuxmn1-xfe2o4，x＝0～0.75；
8、有機氣體為含硫有機揮發(fā)性氣體。
9、本專利技術在連續(xù)流微反應器中主要應用了中熵尖晶石氧化物催化劑，包括fe、mn和cu三種金屬元素，這些金屬元素在尖晶石結構中分別占據(jù)八面體和四面體位置。其中，四面體中的金屬和八面體中的金屬通過同一氧原子連接，形成a-o-b鍵，從而促進金屬之間的氧化還原循環(huán)，并產生協(xié)同效應，增強催化活性。本專利技術基于共價競爭理論進行催化劑設計，結合理論計算，獲得具有不同金屬比例的多金屬尖晶石氧化物。該催化劑通過a-o-b鍵的共價競爭，調節(jié)金屬與氧原子之間的電子云重疊，進而促進電子轉移，提升催化性能。此外，本專利技術所述的多金屬尖晶石氧化物通過促進臭氧的橋接吸附，進一步增強其催化性能。多個金屬元素通過獨特的電子結構和氧化還原性質，在催化過程中發(fā)揮不同的作用。特別是，角共享的fe和mn通過形成fe-o-mn共價鍵，增強了fe-o-mn之間的共價競爭，從而提高了對o3的橋式吸附活化。o3分子在催化劑表面通過橋式吸附活化，生成具有高反應活性的表面原子態(tài)氧(*o)和表面分子態(tài)氧(*o2)。與此同時，催化劑的多孔海綿結構有助于污染物與活性物種的充分接觸，進一步加速污染物的去除。在催化臭氧化去除含硫揮發(fā)性有機氣體的反應體系中，fe-o-mn共價競爭效應使fe和mn位點富集電子，促進臭氧的橋式吸附活化，生成表面原子態(tài)氧和分子態(tài)氧等強氧化性活性物種。同時，cu位點作為主要的含硫有機氣體吸附位點，有效分離了臭氧活化與污染物吸附的位置，從而提高了催化劑的抗硫性能，有效防止了催化劑的硫中毒。此外，催化劑的多孔結構顯著提高了活性位點的暴露，增強了污染物與活性物種的接觸，進一步提升了催化效果。
10、控制臭氧流速主要是調節(jié)的反應體系中的臭氧濃度。臭氧流速低，活化產生的活性氧物種少，不利于有機物的去除；臭氧流速高，會造成臭氧過剩，應用成本增加。而本專利技術中通過尖晶石橋式吸附臭氧的優(yōu)化，實現(xiàn)臭氧的高效利用活化，在適宜的臭氧濃度可以實現(xiàn)對有機污染物的高效去除。
11、在具體實施中，本專利技術采用fe、mn和cu三種金屬元素，這些過渡金屬不僅催化效果好，而且價格低、易得，且自然界儲量豐富，便于實現(xiàn)產業(yè)化生產。
12、優(yōu)選地，所述含硫有機揮發(fā)性氣體選自甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二甲基二硫醚或硫化碳中的一種或多種。
13、優(yōu)選地，所述臭氧流速為5～15ml/min。
14、更優(yōu)選地，所述臭氧流速為10ml/min。
15、優(yōu)選地，連續(xù)流微反應器為現(xiàn)有技術所用，優(yōu)選為連續(xù)流固定石英微反應器。
16、優(yōu)選地，所述連續(xù)流微反應器的入口濕度為0％～70％。
17、更優(yōu)選地，所述連續(xù)流微反應器的入口濕度為20％～70％。
18、具體地，所述臭氧是由臭氧發(fā)生器產生，通過質量流量計控制流速。
19、優(yōu)選地，所述臭氧的濃度為500～1000ppm。
20、優(yōu)選地，所述含硫有機揮發(fā)性氣體的使用濃度為40～60ppm。
21、具體地，所述含硫揮發(fā)性有機氣體采用對應的標準氣體為模擬污染物，含硫有機揮發(fā)性氣體稀釋后的濃度為40～60ppm。
22、優(yōu)選地，所述催化劑為cuxmn1-xfe2o4，x＝0，0.25，0.5，0.75。
23、具體為mnfe2o4、cu0.25mn0.75fe2o4、cu0.5mn0.5fe2o4或cu0.75mn0.75fe2o4中的一種或多種。
24、優(yōu)選地，所述催化劑的制備方法包括以下步驟：
本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種催化臭氧氧化處理有機氣體污染的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硫有機揮發(fā)性氣體選自甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二甲基二硫醚或硫化碳中的一種或多種。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)流微反應器的入口濕度為0％～70％。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧是由臭氧發(fā)生器產生，通過質量流量計控制流速。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧的濃度為500～1000ppm。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硫有機揮發(fā)性氣體的使用濃度為40～60ppm。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化劑的制備方法包括以下步驟：
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述催化劑為CuxMn1-xFe2O4，x＝0，0.25，0.5，0.75。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述金屬鹽為硝酸或醋酸金屬鹽。
10.一種權利要求1～9任一所述的催化臭氧氧化處
...【技術特征摘要】
1.一種催化臭氧氧化處理有機氣體污染的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硫有機揮發(fā)性氣體選自甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二甲基二硫醚或硫化碳中的一種或多種。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)流微反應器的入口濕度為0％～70％。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧是由臭氧發(fā)生器產生，通過質量流量計控制流速。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧的濃度為500～1000ppm。
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：夏德華，許貴智，周昊，黃嘉濠，陳燁，張如夢，梅吉，
申請(專利權)人：中山大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。