催化燃烧气相二噁英类污染物的研究

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1、摘要二噁英类有机污染物具有强烈致癌、致畸等性质，对二噁英类污染物的治理已经引起了社会和广大科学研究者的高度重视。目前脱除工业废气中二噁英类污染物最有效的方法是催化燃烧，它具有脱除率高和毒害物分解彻底等优点。为了研究气相二噁英类污染物的催化降解技术，本课题设计了一套新型的催化燃烧反应器，用于筛选催化降解二噁英类污染物的催化剂，解决了气体样本釆集及检测重现性、稳定性控制等关键问题，以邻二氯苯作为二噁英类污染物的模拟目标,建立了气相邻二氯苯的检测方法，确定了催化剂筛选的最佳工艺条件，为大量催化剂筛选提供了保障；此外，本课题研制了系列WO3/V2O5/TiO2,并采用X射线衍射

2、(XRD)、BET、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射紫外光谱(DRIIV)等检测手段对催化剂进行了表征，结果表明WO3/V2O5/TiO2具有高的分解效率及稳定性，是目前用于二噁英类治理最有效的催化剂之一，而且催化剂的制备工艺对催化氧化的效果有很能大影响，适当延长锻烧时间，添加助剂W03,进行多次浸渍都可以提髙催化剂对邻二氯苯的降解效率；本文采用漫反射紫外光谱进一步研究了催化剂的表面结构，发现漫反射紫外光谱技术是一种有效的表征纳米催化材料表面结构的分析方法，研究结果表明催化剂表面生成的不同帆氧化合物物种是引起催化降解活性差异的根本原因。关键词：二噁英，邻二氯苯，飢钛催

3、化剂，催化降解，漫反射紫外光谱1•文献综述1.1.-噁英的基本性质二噁英是一类持久性有机污染物，因为其具有非常大的潜在毒性引起了研究者和公众的广泛关注。研究表明，它们可能损害人体内的多种器官和系统。二噁英类物质一旦进入人体，将会长期驻留在体内，因为其本身就具有很好化学稳定性，它不易被分解，且易于被脂肪组织吸收，吸收后会长期积蓄在体内。它们在生物体内的半衰期可以长达7到11年。环境中的二噁英容易聚积在食物链中，并随着生物在食物链中的等级程度越高，二嘿英聚积的程度就越高。与核污染类似，排放在环境中的二噁英最终很大程度上将会在食物链最高层的人体中积聚,并导致癌变和畸形。因此，

4、二噁英在环境中的排放问题越来越受到关注，国际社会对其排放标准的限定也越来越严格。1.1.1.二噁英理化性质及毒性二噁英学名Dioxin,是多种具有相似结构和物理化学性质的含氯多环芳坯化合物的总称。包括75种多氯取代二苯并二噁英（简称PCDDs）和135种多氯取代二苯并咲喃（简称PCDFs）o二噁英类物质不是任何工业原料或中间产物，在人类的生产生活中没有任何的实际用途，但它是人类生产活动中无意识产生的一类副产物。固体废弃物等的燃烧，含氯有机杀虫剂、除草剂等化工合成过程都可能产生二啄英类物质。二噁英的化学性质很稳定，常温下一般以固态存在，它的熔沸点很高，没有极性，而且难溶于

5、水，在大部分有机溶剂中的溶解度也很小，但是却极容易溶解于脂肪。二噁英的热稳定性也很髙，需加热到约800°C才会开始降解，而如果要达到大量破坏则加热温度需要超过约1000°Co二噁英在人体内的自然分解作用很小，它对微生物降解，水解及自然状态下的光分解作用也有一定的抵抗作用。因此，二噁英是一类持续的环境污染物，也是目前世界上已知的毒性最强的人类一级致癌物。二噁英类同系物中，以2,3,7,8位氯取代的二苯并二噁英异构体的毒性最大，2,3,7,8■四氯二苯并二噁英（简称2,3,7,8-TCDD）被美国环境保护署认定为最强的化学致癌物。一般认为，三个氯原子以内取代的PCDD/Fs

6、（二苯并二噁英类和二苯并咲喃）并没有明显的毒性；而含有4到8个氯原子，并在2,3,7,8位置上都有取代的氯原子的共平面的PCDD/Fs是有毒的，有17种不同的取代方式，就有了17种不同取代位的同系结构，每一个同系结构又有多个异构体。环境中二噁英类主要以混合物的形式存在，评价接触这类混合物对生物及人体健康可能产生的潜在效应，并不是简单的相加，而是提出了毒性当量的概念。对环境中二噁英的毒性进行评价时，通常采用的方法是将不同二噁英类组分的毒性折算成2,3,7,8-TCDD的毒性量来表示，称为毒性当量。而混合样品的整体毒性大小就等于样品中所有的毒性当量TEQ的总和。二噁英是迄今

7、为止所知道的最具毒性的化合物之一，它的毒性相当于氧化钾剧毒物（KCN）的1000倍以上，是毗霜的900倍左右。二噁英的化学稳定性极强，广泛存在于环境土壤、水体、大气和动植物脂肪中。它对环境的危害，尤其是对人类健康的影响超过了20世纪的有机氯农药如DDT杀虫剂，六六六等对人类的影响。微量的二噁英就可以使人和动物急性中毒，并导致死亡。接触极微量的二噁英也可能引起皮肤粘膜的损伤，或者引起多系统多部位的癌变，甚至影响胚胎或婴儿的生长发育，影响生殖系统、免疫系统以及内分泌系统等多个系统的正常功能，它还可能引发肝功能的损害，提髙心脑血管疾病和呼吸系统