挥发性有机污染物催化反应过程与控制技术

挥发性有机物（VOCs）是PM2.5和O3的重要前体物，其减排与控制是实现PM2.5和O3协同控制、深入打好蓝天保卫战的关键。《挥发性有机污染物催化反应过程与控制技术》从污染排放及污染物类型的角度对VOCs污染控制催化过程与技术的研究进展进行了总结归纳，重点阐述了脂肪烃、芳香烃、醛酮类、醇酯类、含卤素、含氮/硫、多组分VOCs催化反应行为与过程。在此基础上进一步论述了VOCs氧化整体式催化剂、工业VOCs催化氧化反应器和VOCs氧化协同控制技术。

目录
丛书序
序
前言
第1章　绪论　1
1.1　挥发性有机物简介　1
1.2　VOCs的危害　1
1.3　我国VOCs污染现状　2
1.4　VOCs排放标准与政策　3
1.5　VOCs减排控制技术　10
1.6　催化反应过程与控制技术　14
参考文献　14
第2章　重点行业VOCs排放特征与污染物组成　16
2.1　石油炼制　16
2.2　有机化工　19
2.3　涂料、油墨、黏合剂制造　21
2.3.1　涂料　21
2.3.2　油墨　25
2.3.3　胶黏剂　27
2.4　化学原料药制造　29
2.5　橡胶制品　31
2.6　合成树脂　34
2.7　表面涂装　37
2.8　印刷业　42
2.9　制鞋业　45
2.10　电子制造　47
参考文献　50
第3章　脂肪烃VOCs催化氧化反应行为与过程　54
3.1　烷烃催化氧化反应　54
3.1.1　乙烷催化氧化反应　54
3.1.2　丙烷催化氧化反应　58
3.1.3　丁烷催化氧化反应　65
3.1.4　正己烷催化氧化反应　67
3.1.5　烷烃催化氧化小结　69
3.1.6　烷烃催化氧化展望　70
3.2　烯烃催化氧化反应　71
参考文献　72
第4章　芳香烃VOCs催化反应行为与过程　80
4.1　苯　80
4.1.1　贵金属催化剂　80
4.1.2　金属氧化物催化剂　91
4.1.3　稀土基氧化物催化剂　98
4.2　甲苯　109
4.2.1　贵金属催化剂　109
4.2.2　过渡金属氧化物催化剂　122
4.2.3　稀土氧化物催化剂　132
4.3　二甲苯　137
4.3.1　贵金属催化剂　137
4.3.2　金属氧化物催化剂　144
4.3.3　含稀土元素金属氧化物催化剂　152
4.4　乙苯　159
4.4.1　贵金属催化剂　159
4.4.2　过渡金属氧化物催化剂　159
4.4.3　稀土氧化物催化剂　160
4.5　催化反应机理　162
4.5.1　Mars-van Krevelen机理　162
4.5.2　Eley-Rideal机理　169
4.5.3　Langmuir-Hinshelwood机理　171
4.5.4　混合氧化反应机理　174
4.6　总结与展望　176
参考文献　177
第5章　醛酮类VOCs催化反应行为与过程　199
5.1　引言　199
5.2　甲醛催化氧化　199
5.2.1　贵金属催化剂上甲醛催化氧化降解的研究　199
5.2.2　过渡金属氧化物催化剂上甲醛催化氧化降解的研究　202
5.3　乙醛催化氧化　205
5.3.1　贵金属催化剂上乙醛催化氧化　206
5.3.2　金属氧化物催化剂上乙醛催化氧化　208
5.4　丙酮催化氧　化212
5.4.1　锰基复合金属氧化物催化氧化丙酮　212
5.4.2　钴基复合金属氧化物催化氧化丙酮　214
5.4.3　铈基氧化物催化氧化丙酮　216
5.4.4　沸石分子筛和改性柱撑黏土影响研究　216
5.4.5　贵金属催化剂催化氧化丙酮　217
5.5　甲乙酮催化氧化　220
5.5.1　金属氧化物上甲乙酮的催化氧化　220
5.5.2　负载型贵金属催化剂催化氧化甲乙酮　222
5.6　总结与展望　224
5.6.1　总结　224
5.6.2　展望　224
参考文献　225
第6章　醇酯类VOCs催化反应行为与过程　238
6.1　甲醇催化氧化　238
6.1.1　负载贵金属催化剂催化氧化消除甲醇　238
6.1.2　金属氧化物催化剂催化氧化消除甲醇　243
6.1.3　甲醇催化转化制甲酸甲酯　244
6.2　乙醇催化氧化　246
6.2.1　负载Pt催化剂催化氧化消除乙醇　247
6.2.2　金属氧化物催化剂催化氧化消除乙醇　247
6.2.3　乙醇催化转化　251
6.3　异丙醇催化氧化　255
6.3.1　Au基催化剂催化氧化消除异丙醇　255
6.3.2　金属氧化物催化剂催化氧化消除异丙醇　256
6.3.3　异丙醇催化转化　257
6.4　乙酸乙酯催化氧化　260
6.4.1　负载贵金属催化剂催化氧化消除乙酸乙酯　261
6.4.2　金属氧化物催化剂催化氧化消除乙酸乙酯　263
6.5　乙酸丁酯催化氧化　269
6.6　总结与展望　271
参考文献　271
第7章　含卤素VOCs催化反应行为与过程　283
7.1　含氯挥发性有机物　284
7.1.1　氯代烷烃　286
7.1.2　氯代烯烃　291
7.1.3　氯代芳香烃　294
7.1.4　降解产物生成规律　299
7.1.5　副产物生成规律　303
7.1.6　副产物抑制策略　309
7.2　Cl-VOCs催化降解反应机理　312
7.2.1　Cl-VOCs催化降解机理　312
7.2.2　Cl-VOCs氯化反应机理　315
7.3　含溴挥发性有机物　320
7.3.1　溴甲烷来源　320
7.3.2　溴甲烷常见的处理方法　323
7.3.3　Br-VOCs催化燃烧　325
7.3.4　典型应用行业Br-VOCs催化燃烧　334
7.4　含氟挥发性有机物　337
7.4.1　F-VOCs催化燃烧降解　338
7.4.2　F-VOCs催化水解降解　339
7.5　总结与展望　342
参考文献　344
第8章　含氮/硫VOCs催化反应行为与过程　365
8.1　含氮VOCs的催化反应行为与过程　365
8.1.1　典型含氮废气的催化降解过程　365
8.1.2　典型腈类挥发性有机物的催化降解　368
8.1.3　典型胺类挥发性有机物的催化降解　375
8.1.4　其他含氮挥发性有机物的催化降解　378
8.1.5　总结与展望　380
8.2　含硫VOCs的催化反应行为与过程　381
8.2.1　硫醇催化分解　382
8.2.2　硫醇催化氧化　389
8.2.3　硫醚催化分解　397
8.2.4　硫醚催化氧化　399
8.2.5　总结与展望　405
参考文献　405
第9章　多组分VOCs催化反应行为与过程　412
9.1　多组分VOCs催化燃烧的反应原理　412
9.2　同种类VOCs混合的催化反应行为与过程　414
9.2.1　芳香烃类　414
9.2.2　卤代烃类　415
9.2.3　醛/酮/酯类　417
9.2.4　小结　418
9.3　不同种类VOCs混合的催化反应行为与过程　419
9.3.1　芳香烃与烷烃/烯烃类　419
9.3.2　芳香烃与卤代烃　421
9.3.3　芳香烃和醛/酮/酯类　422
9.3.4　卤代烃和其他脂肪烃　425
9.4　多组分VOCs催化剂的选择与设计　426
9.5　总结与展望　427
参考文献　431
第10章　VOCs氧化整体式催化剂　434
10.1　整体式催化剂常用的制备方法　434
10.2　堇青石整体式催化剂　436
10.2.1　γ-Al2O3涂层的堇青石整体式催化剂　437
10.2.2　碳基材料涂层的堇青石整体式催化剂　438
10.2.3　金属氧化物涂层的堇青石整体式催化剂　439
10.2.4　无涂层堇青石整体式催化剂　445
10.3　陶瓷膜整体式催化剂　448
10.4　陶瓷泡沫/陶瓷纤维整体式催化剂　449
10.5　金属丝网整体式催化剂　450
10.5.1　不锈钢丝网整体式催化剂　451
10.5.2　铝丝网整体式催化剂　453
10.6　金属纤维整体式催化剂　453
10.6.1　不锈钢纤维整体式催化剂　453
10.6.2　FeCrAl合金整体式催化剂　455
10.7　金属泡沫整体式催化剂　456
10.7.1　镍泡沫整体式催化剂　457
10.7.2　铝（钛）泡沫整体式催化剂　457
10.8　VOCs催化氧化整体式反应器　458
10.9　总结与展望　461
参考文献　461
第11章　VOCs催化氧化反应器结构和设计　469
11.1　VOCs催化氧化反应器总论　469
11.2　VOCs催化氧化反应床层结构和设计　471
11.2.1　规整催化剂基本构型和参数　471
11.2.2　规整催化剂床层反应效率　475
11.2.3　规整催化剂反应床层的传质　476
11.2.4　规整催化剂反应床层的压力降　476
11.2.5　规整催化剂反应床层的传热　477
11.3　工业VOCs催化反应器的换热型式　480
11.3.1　常见换热器型式及特点　480
11.3.2　换热器选用基本原则　481
11.3.3　管壳式换热器结构和设计　482
11.3.4　翅片管式换热器结构、流动与传热性能　489
11.3.5　板式换热器结构和设计　491
11.3.6　蓄热式换热器结构和设计　493
11.3.7　运用现代设计工具进行换热器设计　495
11.4　工业VOCs催化氧化反应器的加热方式　496
11.4.1　常见的加热方式　496
11.4.2　燃气燃烧加热炉结构和设计　496
11.4.3　电阻加热炉结构和设计　497
11.4.4　感应加热炉（电磁加热）结构和设计　497
11.5　总结与展望　498
参考文献　499
第12章　VOCs氧化协同控制技术　501
12.1　吸附浓缩-催化氧化VOCs　502
12.1.1　吸附浓缩-催化氧化技术简介　502
12.1.2　固定床吸附浓缩-催化氧化　502
12.1.3　转轮吸附浓缩-催化燃烧VOCs　504
12.1.4　吸附剂选择　506
12.1.5　催化剂选择　507
12.2　等离子体-催化氧化VOCs　508
12.2.1　等离子体氧化VOCs　508
12.2.2　等离子体催化氧化VOCs　509
12.2.3　连续模式等离子体催化氧化VOCs　512
12.2.4　循环模式等离子体催化氧化VOCs　516
12.3　光热协同催化氧化VOCs　522
12.3.1　光热协同催化氧化技术介绍　522
12.3.2　光热催化剂　523
12.3.3　光热协同催化氧化机制　527
12.4　光解协同催化氧化VOCs技术　529
12.4.1　真空紫外光解VOCs技术　529
12.4.2　真空紫外光解-催化协同氧化VOCs技术　533
12.5　臭氧催化氧化VOCs技术　537
12.5.1　臭氧催化氧化技术介绍　537
12.5.2　臭氧催化氧化的机理　537
12.5.3　臭氧催化氧化常见催化剂　538
12.5.4　臭氧催化氧化VOCs的影响因素　541
12.6　液相吸收协同高级氧化技