掃一掃
關注中圖網
官方微博
本類五星書更多>
-
>
公路車寶典(ZINN的公路車維修與保養秘籍)
-
>
晶體管電路設計(下)
-
>
基于個性化設計策略的智能交通系統關鍵技術
-
>
花樣百出:貴州少數民族圖案填色
-
>
山東教育出版社有限公司技術轉移與技術創新歷史叢書中國高等技術教育的蘇化(1949—1961)以北京地區為中心
-
>
鐵路機車概要.交流傳動內燃.電力機車
-
>
利維坦的道德困境:早期現代政治哲學的問題與脈絡
環境催化——原理及應用(第二版) 版權信息
- ISBN：9787030695468
- 條形碼：9787030695468 ; 978-7-03-069546-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
環境催化——原理及應用(第二版) 內容簡介
本書首先從環境與催化的關系出發，系統、全面地論述了環境催化的特點、任務、研究方法、催化原理（章和第二章）。隨后，以固定源燃燒廢氣凈化（第三章）、移動源尾氣凈化（第四章）、揮發性有機化合物的催化燃燒和氯氟烴的無害化（第五章）、室內空氣催化凈化（第六章）、水處理過程中的多相催化（第七章）、溫室氣體的催化轉化（第八章）為代表性領域，詳細論述了環境催化技術的發展沿革、近期新研究進展和重要應用成果。很后，結合我國及優選面臨的以顆粒物為代表的大氣復合污染問題，論述了大氣層中存在的環境催化過程（第九章）。所述內容涵蓋了氣態、顆粒物態及水體中污染物的催化凈化與資源化利用技術，涉及了熱催化、光催化、電催化等催化技術手段，內容豐富、涉及范圍廣。
環境催化——原理及應用(第二版) 目錄
目錄
第二版前言
**版前言
第1章 催化與環境 1
1.1 催化和環境的關系 1
1.2 環境催化的定義、研究對象和任務 2
1.2.1 環境催化的定義 2
1.2.2 環境催化的研究對象和任務 3
思考題 5
參考文獻 5
第2章 環境催化的基礎及其研究方法 6
2.1 概述 6
2.2 催化作用和環境催化 6
2.2.1 催化和環境催化的基本概念 6
2.2.2 催化劑的組成 13
2.2.3 催化劑常用制備方法 16
2.3 催化劑的表征和研究方法 20
2.3.1 基于吸附理論的催化劑表征方法 20
2.3.2 基于光譜和能譜的催化劑常用表征方法 28
2.3.3 基于理論計算研究環境催化過程 49
2.3.4 催化劑的活性評價和催化反應器 56
2.4 環境催化的特殊性及其研究方法 60
2.4.1 環境催化的特殊性 60
2.4.2 滿足環境催化特殊性的研究方法 62
2.5 結語 74
思考題 74
參考文獻 75
第3章 固定源燃燒排放的催化凈化 81
3.1 概述 81
3.2 煙氣選擇性催化還原脫硝原理和技術 83
3.2.1 SCR的工作原理 85
3.2.2 SCR催化劑 87
3.2.3 SCR催化反應機理 98
3.2.4 SCR反應的動力學 101
3.2.5 SCR系統及應用 102
3.2.6 催化劑的中毒機制 113
3.2.7 煙氣脫硝SCR技術在國內外的應用和實例 118
3.3 煙氣脫硫 129
3.3.1 石灰石-石膏濕法脫硫技術 130
3.3.2 二氧化硫的催化氧化 134
3.3.3 二氧化硫的催化還原 140
3.4 多污染物協同控制技術 148
3.4.1 催化氧化二氧化硫協同還原氮氧化物 148
3.4.2 同時催化氧化二氧化硫和氮氧化物 153
3.4.3 同時催化還原氮氧化物和二氧化硫 154
3.4.4 活性炭法多污染物協同控制技術 156
3.5 結語 159
思考題 160
參考文獻 161
第4章 移動源燃燒排放的多相催化凈化 168
4.1 概述 168
4.2 汽油車尾氣催化凈化 172
4.2.1 汽油車尾氣排放特點 172
4.2.2 汽油車排放污染物催化凈化反應原理 176
4.2.3 催化轉化器 177
4.2.4 汽油車排放污染控制三效催化劑的研究現狀和發展 181
4.2.5 汽油機顆粒物捕集器和催化汽油機顆粒物捕集器 198
4.2.6 汽車冷啟動污染排放控制技術 200
4.2.7 新的超低排放催化凈化技術和三效催化技術發展趨勢 203
4.3 柴油機和稀燃汽油機尾氣催化凈化 204
4.3.1 柴油機和稀燃汽油機尾氣后處理的必要性 204
4.3.2 催化分解氮氧化物 205
4.3.3 氮氧化物儲存-還原 208
4.3.4 選擇性催化還原氮氧化物技術 226
4.3.5 氧化催化劑和柴油機顆粒物削減技術 260
4.3.6 柴油機后處理系統組合凈化技術 266
4.4 清潔燃料車尾氣催化凈化 268
4.4.1 CNG汽車尾氣凈化方法 269
4.4.2 含氧燃料汽車尾氣凈化方法 288
4.5 結語 290
思考題 291
參考文獻 291
第5章 揮發性有機化合物的催化燃燒和氯氟烴的催化轉化 322
5.1 揮發性有機化合物的催化燃燒 322
5.1.1 概述 322
5.1.2 VOCs催化燃燒催化劑 324
5.1.3 VOCs催化燃燒工藝技術現狀和發展 336
5.1.4 VOCs排放控制技術未來發展趨勢 341
5.2 氯氟烴的催化轉化 342
5.2.1 氯氟烴的來源、危害和消除對策 342
5.2.2 氯氟烴的熱催化分解 344
5.2.3 氯氟烴的光催化分解 348
5.2.4 氯氟烴的催化氫化脫氯無害化 349
5.3 結語 354
思考題 355
參考文獻 355
第6章 室內空氣催化凈化 363
6.1 概述 363
6.2 室內空氣光催化凈化 364
6.2.1 光催化原理 364
6.2.2 光催化劑 368
6.2.3 光催化反應器結構 372
6.2.4 光催化活性的影響因素 375
6.2.5 光催化凈化室內污染物 377
6.2.6 光催化室內空氣凈化技術的未來 385
6.3 室內空氣常溫催化凈化 387
6.3.1 常溫催化凈化室內一氧化碳 387
6.3.2 常溫催化凈化室內甲醛和VOCs400
6.3.3 低溫等離子體協同催化凈化室內揮發性有機化合物 419
6.3.4 常溫氣固相電催化氧化苯系物 428
6.3.5 常溫催化凈化室內臭氧 430
6.3.6 常溫催化凈化室內微生物 443
6.4 結語 449
思考題 450
參考文獻 450
第7章 水處理過程中的多相催化 469
7.1 概述 469
7.2 光催化水處理技術 469
7.2.1 多相光催化技術在水處理方面的應用 470
7.2.2 多相光催化與生物氧化工藝組合處理有機物廢水 473
7.2.3 多相光催化消除水中病原微生物的研究 476
7.2.4 TiO2光催化劑的固定化 483
7.2.5 多相光催化技術的未來發展方向 487
7.3 綠色催化新工藝——芬頓技術的發展及應用 489
7.3.1 均相芬頓反應的發展 489
7.3.2 多相芬頓催化氧化技術的發展 496
7.4 臭氧催化氧化水處理技術 515
7.4.1 臭氧在水處理中的應用 515
7.4.2 多相催化臭氧化催化劑的研究進展 517
7.4.3 多相催化臭氧化機理 522
7.4.4 結論與展望 525
7.5 濕式催化氧化技術 526
7.5.1 概述 526
7.5.2 催化濕式氧化工藝原理 527
7.5.3 催化劑的研究現狀 527
7.5.4 在實際工業廢水處理中的應用 529
7.5.5 結論與展望 533
7.6 雙金屬催化劑催化去除水中硝酸鹽 533
7.6.1 雙金屬催化還原硝酸根的原理 534
7.6.2 反應動力學及反應機制 535
7.6.3 雙金屬催化還原硝酸根的影響因素 536
7.6.4 雙金屬催化還原技術的應用展望 546
7.7 結語 547
思考題 547
參考文獻 548
第8章 溫室效應和臭氧層消耗物質的催化轉化 569
8.1 甲烷二氧化碳催化重整 569
8.1.1 甲烷二氧化碳重整反應的熱力學 569
8.1.2 催化劑體系 571
8.1.3 甲烷二氧化碳重整反應的動力學 573
8.1.4 反應機理 576
8.1.5 催化劑的失活和對策 578
8.1.6 甲烷和二氧化碳的活化 584
8.2 天然氣燃燒催化劑研究現狀和進展 586
8.2.1 概述 586
8.2.2 貴金屬催化劑 588
8.2.3 非貴金屬催化劑 595
8.2.4 天然氣催化燃燒工業應用技術研究現狀和發展趨勢 606
8.3 氧化亞氮的催化消除 619
8.3.1 氧化亞氮的來源、危害和對策 619
8.3.2 氧化亞氮直接催化分解反應及反應機理 621
8.3.3 氧化亞氮的催化分解催化劑 623
8.3.4 氧化亞氮的催化分解工業應用展望 642
8.4 二氧化碳催化轉化 643
8.4.1 概述 643
8.4.2 CO2加氫轉化 643
8.4.3 CO2光催化轉化 648
8.5 結語 656
思考題 657
參考文獻 657
第9章 自然環境條件下的催化過程 691
9.1 概述 691
9.1.1 大氣層中的環境催化過程 691
9.1.2 非均相大氣化學 693
9.1.3 大氣顆粒物 697
9.2 大氣層中的非均相光催化 698
9.2.1 土壤表面的非均相光催化 698
9.2.2 大氣顆粒物表面的非均相光催化 702
9.3 大氣層中的熱催化 711
9.3.1 大氣顆粒物表面與臭氧耗損相關的催化反應 712
9.3.2 氮氧化物在大氣顆粒物表面的非均相反應 719
9.3.3 硫化物在大氣顆粒物表面的非均相反應 727
9.3.4 常見有機化合物在大氣顆粒物表面的非均相反應 744
9.4 環境催化城市及大氣低濃度氣態污染物催化凈化 754
9.4.1 光催化凈化NOx 756
9.4.2 光催化凈化VOCs 761
9.4.3 光催化凈化NH3 763
9.5 結語 764
思考題 765
參考文獻 765
第二版前言
**版前言
第1章 催化與環境 1
1.1 催化和環境的關系 1
1.2 環境催化的定義、研究對象和任務 2
1.2.1 環境催化的定義 2
1.2.2 環境催化的研究對象和任務 3
思考題 5
參考文獻 5
第2章 環境催化的基礎及其研究方法 6
2.1 概述 6
2.2 催化作用和環境催化 6
2.2.1 催化和環境催化的基本概念 6
2.2.2 催化劑的組成 13
2.2.3 催化劑常用制備方法 16
2.3 催化劑的表征和研究方法 20
2.3.1 基于吸附理論的催化劑表征方法 20
2.3.2 基于光譜和能譜的催化劑常用表征方法 28
2.3.3 基于理論計算研究環境催化過程 49
2.3.4 催化劑的活性評價和催化反應器 56
2.4 環境催化的特殊性及其研究方法 60
2.4.1 環境催化的特殊性 60
2.4.2 滿足環境催化特殊性的研究方法 62
2.5 結語 74
思考題 74
參考文獻 75
第3章 固定源燃燒排放的催化凈化 81
3.1 概述 81
3.2 煙氣選擇性催化還原脫硝原理和技術 83
3.2.1 SCR的工作原理 85
3.2.2 SCR催化劑 87
3.2.3 SCR催化反應機理 98
3.2.4 SCR反應的動力學 101
3.2.5 SCR系統及應用 102
3.2.6 催化劑的中毒機制 113
3.2.7 煙氣脫硝SCR技術在國內外的應用和實例 118
3.3 煙氣脫硫 129
3.3.1 石灰石-石膏濕法脫硫技術 130
3.3.2 二氧化硫的催化氧化 134
3.3.3 二氧化硫的催化還原 140
3.4 多污染物協同控制技術 148
3.4.1 催化氧化二氧化硫協同還原氮氧化物 148
3.4.2 同時催化氧化二氧化硫和氮氧化物 153
3.4.3 同時催化還原氮氧化物和二氧化硫 154
3.4.4 活性炭法多污染物協同控制技術 156
3.5 結語 159
思考題 160
參考文獻 161
第4章 移動源燃燒排放的多相催化凈化 168
4.1 概述 168
4.2 汽油車尾氣催化凈化 172
4.2.1 汽油車尾氣排放特點 172
4.2.2 汽油車排放污染物催化凈化反應原理 176
4.2.3 催化轉化器 177
4.2.4 汽油車排放污染控制三效催化劑的研究現狀和發展 181
4.2.5 汽油機顆粒物捕集器和催化汽油機顆粒物捕集器 198
4.2.6 汽車冷啟動污染排放控制技術 200
4.2.7 新的超低排放催化凈化技術和三效催化技術發展趨勢 203
4.3 柴油機和稀燃汽油機尾氣催化凈化 204
4.3.1 柴油機和稀燃汽油機尾氣后處理的必要性 204
4.3.2 催化分解氮氧化物 205
4.3.3 氮氧化物儲存-還原 208
4.3.4 選擇性催化還原氮氧化物技術 226
4.3.5 氧化催化劑和柴油機顆粒物削減技術 260
4.3.6 柴油機后處理系統組合凈化技術 266
4.4 清潔燃料車尾氣催化凈化 268
4.4.1 CNG汽車尾氣凈化方法 269
4.4.2 含氧燃料汽車尾氣凈化方法 288
4.5 結語 290
思考題 291
參考文獻 291
第5章 揮發性有機化合物的催化燃燒和氯氟烴的催化轉化 322
5.1 揮發性有機化合物的催化燃燒 322
5.1.1 概述 322
5.1.2 VOCs催化燃燒催化劑 324
5.1.3 VOCs催化燃燒工藝技術現狀和發展 336
5.1.4 VOCs排放控制技術未來發展趨勢 341
5.2 氯氟烴的催化轉化 342
5.2.1 氯氟烴的來源、危害和消除對策 342
5.2.2 氯氟烴的熱催化分解 344
5.2.3 氯氟烴的光催化分解 348
5.2.4 氯氟烴的催化氫化脫氯無害化 349
5.3 結語 354
思考題 355
參考文獻 355
第6章 室內空氣催化凈化 363
6.1 概述 363
6.2 室內空氣光催化凈化 364
6.2.1 光催化原理 364
6.2.2 光催化劑 368
6.2.3 光催化反應器結構 372
6.2.4 光催化活性的影響因素 375
6.2.5 光催化凈化室內污染物 377
6.2.6 光催化室內空氣凈化技術的未來 385
6.3 室內空氣常溫催化凈化 387
6.3.1 常溫催化凈化室內一氧化碳 387
6.3.2 常溫催化凈化室內甲醛和VOCs400
6.3.3 低溫等離子體協同催化凈化室內揮發性有機化合物 419
6.3.4 常溫氣固相電催化氧化苯系物 428
6.3.5 常溫催化凈化室內臭氧 430
6.3.6 常溫催化凈化室內微生物 443
6.4 結語 449
思考題 450
參考文獻 450
第7章 水處理過程中的多相催化 469
7.1 概述 469
7.2 光催化水處理技術 469
7.2.1 多相光催化技術在水處理方面的應用 470
7.2.2 多相光催化與生物氧化工藝組合處理有機物廢水 473
7.2.3 多相光催化消除水中病原微生物的研究 476
7.2.4 TiO2光催化劑的固定化 483
7.2.5 多相光催化技術的未來發展方向 487
7.3 綠色催化新工藝——芬頓技術的發展及應用 489
7.3.1 均相芬頓反應的發展 489
7.3.2 多相芬頓催化氧化技術的發展 496
7.4 臭氧催化氧化水處理技術 515
7.4.1 臭氧在水處理中的應用 515
7.4.2 多相催化臭氧化催化劑的研究進展 517
7.4.3 多相催化臭氧化機理 522
7.4.4 結論與展望 525
7.5 濕式催化氧化技術 526
7.5.1 概述 526
7.5.2 催化濕式氧化工藝原理 527
7.5.3 催化劑的研究現狀 527
7.5.4 在實際工業廢水處理中的應用 529
7.5.5 結論與展望 533
7.6 雙金屬催化劑催化去除水中硝酸鹽 533
7.6.1 雙金屬催化還原硝酸根的原理 534
7.6.2 反應動力學及反應機制 535
7.6.3 雙金屬催化還原硝酸根的影響因素 536
7.6.4 雙金屬催化還原技術的應用展望 546
7.7 結語 547
思考題 547
參考文獻 548
第8章 溫室效應和臭氧層消耗物質的催化轉化 569
8.1 甲烷二氧化碳催化重整 569
8.1.1 甲烷二氧化碳重整反應的熱力學 569
8.1.2 催化劑體系 571
8.1.3 甲烷二氧化碳重整反應的動力學 573
8.1.4 反應機理 576
8.1.5 催化劑的失活和對策 578
8.1.6 甲烷和二氧化碳的活化 584
8.2 天然氣燃燒催化劑研究現狀和進展 586
8.2.1 概述 586
8.2.2 貴金屬催化劑 588
8.2.3 非貴金屬催化劑 595
8.2.4 天然氣催化燃燒工業應用技術研究現狀和發展趨勢 606
8.3 氧化亞氮的催化消除 619
8.3.1 氧化亞氮的來源、危害和對策 619
8.3.2 氧化亞氮直接催化分解反應及反應機理 621
8.3.3 氧化亞氮的催化分解催化劑 623
8.3.4 氧化亞氮的催化分解工業應用展望 642
8.4 二氧化碳催化轉化 643
8.4.1 概述 643
8.4.2 CO2加氫轉化 643
8.4.3 CO2光催化轉化 648
8.5 結語 656
思考題 657
參考文獻 657
第9章 自然環境條件下的催化過程 691
9.1 概述 691
9.1.1 大氣層中的環境催化過程 691
9.1.2 非均相大氣化學 693
9.1.3 大氣顆粒物 697
9.2 大氣層中的非均相光催化 698
9.2.1 土壤表面的非均相光催化 698
9.2.2 大氣顆粒物表面的非均相光催化 702
9.3 大氣層中的熱催化 711
9.3.1 大氣顆粒物表面與臭氧耗損相關的催化反應 712
9.3.2 氮氧化物在大氣顆粒物表面的非均相反應 719
9.3.3 硫化物在大氣顆粒物表面的非均相反應 727
9.3.4 常見有機化合物在大氣顆粒物表面的非均相反應 744
9.4 環境催化城市及大氣低濃度氣態污染物催化凈化 754
9.4.1 光催化凈化NOx 756
9.4.2 光催化凈化VOCs 761
9.4.3 光催化凈化NH3 763
9.5 結語 764
思考題 765
參考文獻 765
展開全部
環境催化——原理及應用(第二版) 節選
第1章 催化與環境 1.1 催化和環境的關系 自從1836年由瑞典化學家Berzelius提出催化(catalysis)概念以來，催化科學和技術取得了長足進步，成為現代工業文明得以實現的重要基石之一。事實上，催化技術是化學工業和石油化學工業*核心的技術。例如，80%以上的化學工業涉及催化技術，催化劑的市場銷售額超過100億美元/年，催化技術所帶來的產值達到其本身產值的100～1000倍，占全球 GDP的20%～40%[1-4]。 但是，掌握了催化科學和技術的人類在創造工業文明并給我們的物質生活帶來利益的同時，也使得人類對自然界的干預和改造能力大大加強，增加了人類活動結果超出環境所能承受范圍的風險。以下幾個例子清楚說明，催化是人類用于生產活動的強有力手段，但是運用不當也能成為危及人類可持續發展的雙刃劍。 20世紀初，德國化學家Harber發明催化合成氨方法，經 Bosch改進催化劑實現了從氮氣和氫氣直接合成氨工業生產，從而造就了現代化肥工業，大大提高了農業產量，才能養活了地球上超過60億人口，相關研究在1918年、1931年、2007年三次獲得諾貝爾化學獎。然而，正是由于現代農業大量施用氮肥造成了目前普遍的水體富營養化，同時人口劇增也挑戰了地球生態系統的負荷極限。 20世紀50年代初， Ziegler和 Natta等發現了催化乙烯和丙烯聚合的 Ziegler-Natta催化劑，并迅速實現了工業化生產，從此奠定了石化工業的基礎，這項研究也獲得了1963年諾貝爾化學獎。然而，自然界中的微生物難以降解人類在催化技術幫助下合成的高分子聚合物，而這類高分子聚合物的大量合成和不當使用造成了今天的“白色污染”。 自從掌握了以原油催化裂化和催化重整為代表的石油化工催化技術，人類得以從原油中獲得所需的汽油、柴油和煤油，從此交通運輸業得以迅速發展，也迎來了通行便利的機動車時代。然而大量使用化石燃料消耗了地球寶貴的不可再生資源，并造成了大量的溫室氣體排放以及產生了嚴重的酸雨、光化學煙霧和灰霾等大氣污染問題，給人類的生存環境帶來巨大的壓力。 除了上述人類用于生產活動的催化過程，自然界也存在自發的催化過程，會直接對生態環境產生影響。例如，把大氣層看成一個光和熱的反應器，其中發生的均相和非均相催化過程對一次大氣污染物的清除和二次大氣污染物的生成均產生了顯著的影響，從而影響大氣環境質量。認識和干預這些過程有助于科學準確開展大氣污染治理。 由此可見，催化科學和技術與人類今天面臨的環境和可持續發展問題關系密不可分。如今，已經取得巨大成功的催化科學和技術面臨著保護生態環境和支撐人類可持續發展的新挑戰。如果說催化技術是現代工業文明發展至今的基石之一，可以相信它也必將成為解決人類面臨的重大生存環境問題的關鍵技術，因此環境催化應運而生。 1.2 環境催化的定義、研究對象和任務 1.2.1 環境催化的定義 對環境催化給出定義是困難的，所以環境催化至今也沒有明確的定義。從催化化學的本質上看，所有人為的催化過程和自然的催化過程都會對環境產生直接的或間接的影響。顯然，人為對催化過程所做出的改進，例如增加催化劑的活性、提高選擇性和增加催化劑壽命等，都可以起到減少有害副產物、減少能源和原材料消耗、減輕環境負荷的作用，這些都可以為改善環境做出貢獻。反過來，掌握了催化技術的人類對自然界的干預和改造能力大大加強，這又增加了人類活動影響超出環境所能承受范圍的風險。從主觀上講，環境催化的概念是顧及人類可持續發展的環境友好的催化科學和技術。但是從學科劃分來看，上述定義在目前看來顯然是過于寬泛，并不適應現有的知識體系和學科結構。不僅如此，這種依據主觀愿望所下的定義顯然不包括自然界自發的環境催化過程，然而這種不以人的意志為轉移的催化過程都會對環境產生不同程度的作用。在本書中，環境催化包括人為的環境催化和自然界中自發的環境催化[5，6]。人為的環境催化內容在本書中僅限于在以下的過程中所研究和使用的催化科學和技術：①消除已經產生的污染物(環境催化的狹義定義)；②減少能源轉化過程中有害物質的產生(例如天然氣催化燃燒、柴油催化脫硫等)；③將廢物轉化為有用之物(例如甲烷和二氧化碳的資源化)。自發的環境催化可以將整個地球大氣層看成一個光和熱的反應器，僅限于研究和地球表面以及大氣顆粒物有關的非均相大氣化學中的界面催化過程，不涉及水中、土壤中和生物體系中的酶催化過程。本書涉及的環境催化將以狹義定義(消除已經產生的污染物)為主，其他上述內容也或多或少包含在本書章節之中。應當指出，是否應該將自然界自發的催化過程歸屬到環境催化的范疇，研究者之間并沒有形成統一的意見[5-9]。從廣義上講，凡是涉及可以減少污染物排放的綠色催化過程都可以屬于環境催化的范疇，如化學計量催化技術(催化分子氧烯烴環氧化)、手性催化技術、替代有毒有害化學品的催化技術(氟氯烴替代)、產生清潔能源技術(光催化分解水、燃料電池)、可再生來源化學品生產(木質素殘留物轉化、電催化還原CO2、光催化選擇性合成苯甲醛)的催化技術等。限于本書的篇幅，暫不涉及這些內容，留待今后本書再版時適當添加。 1.2.2 環境催化的研究對象和任務 根據以上對環境催化的定義，本書中環境催化的研究對象和任務是，通過催化科學和技術的研究與應用，消除已經產生的污染物；減少能源轉化過程中有害物質的產生；將廢物轉化為有用之物；闡明非均相大氣化學中的自發的界面催化過程，從而揭示污染物在環境微界面過程中的遷移轉化規律。現階段本書的主要內容限于催化消除已經產生的污染物以及非均相大氣化學中的催化過程的研究和應用。另外，為了保持本書的自明性和系統完整性，第2章結合環境催化的特點簡要介紹了催化科學和技術的基礎知識和研究方法。 1.2.2.1 消除已經產生的污染物 (1)消除大氣污染物和溫室氣體 大氣中主要氣態污染物有氮氧化物(NOx和N2O)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氯氟烴(CFC)、非甲烷揮發性有機物等。NOx和SO2對人體有害，經過大氣氧化過程后可以導致干、濕酸沉降(酸雨)和灰霾形成，其中NOx還可以和揮發性有機化合物(VOCs)發生復合污染導致光化學煙霧和近地層臭氧濃度升高。CO2、CH4和N2O是主要的溫室氣體，導致大氣層升溫；其中長壽命的N2O上升到臭氧層后被氧化成硝酸鹽，進而成為臭氧分解的催化劑。CFC和羰基硫(OCS)壽命也很長，上升到臭氧層后成為主要的臭氧層消耗物質。除CFC外，上述氣態污染物都可以經由天然源的自然過程排放，但本書中所討論的氣態污染物的催化消除主要涉及人為排放源中相對集中的工業排放源。氣態污染物的人為排放源又可以分為固定源(發電廠、鍋爐、垃圾焚燒等)排放和移動源(道路和非道路)排放。 在固定源排放的催化凈化方面，針對NOx排放控制，根據燃煤電廠和工業窯爐等固定源的排放特點，本書主要介紹了以氨為還原劑的選擇性催化還原(NH3-SCR)NOx的技術。討論了適用于該技術的催化劑類型、特性和優缺點，并重點介紹了釩基氧化物、非釩基氧化物、碳基氧化物等NH3-SCR催化劑的*新研究進展，以及NH3-SCR反應機理和催化劑中毒機制等，并在此基礎上介紹了NH3-SCR技術在國內外固定源煙氣脫硝領域的應用情況。此外，還對煙氣脫硫和多污染物協同控制技術進行了介紹。這部分內容詳見第3章。 在移動源排放的催化凈化方面，主要介紹了理論空燃比條件下的汽油車和稀薄燃燒條件下的柴油車尾氣的催化凈化。汽油車用三效催化劑(TWC)可同時去除尾氣中碳氫化合物(HC)、CO和NOx，以此作為成功范例，我們將重點論述TWC的設計思路、轉化器的工作原理和多相催化反應機理，并分析催化劑的失活機理。柴油車尾氣中的主要污染物是NOx和顆粒物(PM)，以富氧條件下選擇性催化還原(SCR)NOx催化劑為重點，總結了SCR催化劑的設計原則，討論了后續的難點和突破方向，并結合具體研究實例論述了基礎研究對實用型SCR催化劑和NOx儲存-還原(NSR)催化劑設計的指導作用。此外，還介紹了柴油車NOx和PM組合凈化技術以及清潔燃料車尾氣凈化技術的*新研究進展。這部分內容詳見第4章。 揮發性有機化合物(volatile organic compounds，VOCs)的催化燃燒和氯氟烴的催化轉化詳見第5章，包括VOCs催化燃燒催化劑及其催化燃燒技術的發展現狀和趨勢；氯氟烴的光、熱催化分解及催化氫化脫氯無害化。 溫室氣體的催化轉化方面，主要介紹了可導致溫室效應的3種長壽命氣體的多相催化轉化，包括二氧化碳和甲烷的資源化轉化、甲烷的催化燃燒以及氧化亞氮的無害化轉化。這部分內容詳見第8章。 (2)消除室內氣態污染物和致病微生物 針對室內空氣化學污染(CO、甲醛、揮發性有機化合物和臭氧)和微生物污染(細菌和病毒)，介紹了光催化凈化、常溫催化氧化凈化、低溫等離子體催化凈化、常溫氣固相電催化凈化和常溫催化分解凈化技術研究新進展。以上內容詳見第6章。 (3)消除水中污染物和致病微生物 論述催化在飲用水和廢水處理過程中的應用，特別是光催化水處理技術、多相臭氧催化凈化水中有機污染物、雙金屬催化劑催化還原水中的硝酸鹽、芬頓反應等濕式催化氧化技術。這部分內容詳見第7章。 1.2.2.2 將廢物轉化為有用之物 本書第8章介紹的甲烷和二氧化碳重整制備合成氣以及二氧化碳光、熱催化轉化等研究，都是將廢物轉化為有用之物的研究實例。利用豐富、廉價的有機廢棄物如纖維素等生物質資源生產燃料乙醇，有望替代傳統的化石燃料，從而實現能源的再生和可持續發展。與傳統的纖維素降解方法相比，催化氫解纖維素實現了纖維素降解為多元醇的綠色過程[10，11]。這些研究今后很可能為生物質資源轉化和資源化利用提供關鍵技術和解決方案。限于篇幅，這部分內容沒有包含在本書中。 1.2.2.3 非均相大氣化學中的催化過程 前面所介紹的環境催化都是在人的主觀愿望指導下進行的，然而自然界中還存在著不以人的意志為轉移的環境界面過程，即自發的環境催化過程。這里我們可以將整個大氣層看成一個光和熱的催化反應器[5，8]。本書第9章論述在自然條件下，地表及大氣層中顆粒物表面上自發的多相催化反應對氣態污染物在自然界的遷移轉化的影響，這種影響進而可以波及相關元素的循環和整個大氣化學過程。討論的對象包括對流層中的地殼元素氧化物、無機鹽和冰晶等顆粒物，結合*新研究實例重點講解大氣中常見的污染物在顆粒物表面的吸附、表面反應、脫附的機理。 放眼21世紀，以消除環境污染物質、減輕環境負荷、將廢物轉化成有用之物為目的的環境催化工業已經日益成為催化工業的主流。根據催化劑集團網站數據顯示[12]，2017年全球催化劑制造產業的市場銷量為313億美元，其中環境催化劑銷量約為116億美元，所占比例為37%，占據世界催化劑市場的*大份額。預測到2023年，全球催化劑產業的銷售總值將增至395億美元。其中環境催化劑所占比例為38%，將是全球催化市場增長*快的部分，繼續占據催化劑市場的*大份額。 思考題 1.簡述催化和環境的關系。 2.簡述環境催化的定義、研究對象和任務。 參考文獻 [1] 吳越.催化化學.北京:科學出版社，2000 [2] 李燦，林勵吾.催化基礎國家重點實驗室.中國基礎科學，2005，(2):30-32 [3] Lee-Müller S， Massiani P， L.fberg A. Capita roadmap: Applied catalysis and process technology roadmap (2010—2015).[2014-05-31] [4] Gross S， Centi G.
書友推薦
- >
姑媽的寶刀
- >
苦雨齋序跋文-周作人自編集
- >
巴金－再思錄
- >
月亮虎
- >
人文閱讀與收藏·良友文學叢書:一天的工作
- >
上帝之肋:男人的真實旅程
- >
推拿
- >
李白與唐代文化
本類暢銷
