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罗永明教授团队:恶臭含硫挥发性有机物污染控制新进展

 

 

最近,河北新华智能科技有限公司罗永明教授团队在恶臭含硫挥发性有机物(S-VOCs)污染控制方面取得新进展,研究成果以“Unraveling the Synergistic Reaction and the Deactivation Mechanism for the Catalytic Degradation of Double Components of Sulfur-Containing VOCs over ZSM-5-Based Materials”为题,发表于环境领域权威期刊Environmental Science & Technology(影响因子11.357)。

臭氧(O3)与挥发性有机物(VOCs)污染协同防控是当前我国大气污染防治的研究热点。S-VOCs来源涉及能源加工、重要支柱产业、医药和污染防治过程等诸多领域,S-VOCs不仅危害大,而且是最难处理的一类VOCs。国家《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》已将其确立为重点控制的一类污染物。因此,针对S-VOCs开展应用基础研究具有重要意义。

近五年,罗永明教授团队聚焦于S-VOCs定向转化及资源化、抗硫中毒高性能催化材料的研发。相关研究成果在环境、化工和催化领域的国际期刊发表了系列高质量论文(Environ. Sci. Technol.,2018, 52, 3669-3675)、(Appl. Catal. B-Environ.,2017, 218, 249-259;2018, 237: 185-197;2020, 263: 118177)、(J. Hazard. Mater.,2020, 384, 121289)、(Chem. J. Eng.,2017, 317, 60-69;2018, 366, 579- 586;2020, 389, 124384;2022, 429, 132473)、(ACS Catal.,2019, 9:2177-2195)、(J. Catal.,2020, 385, 107-119)、(Fuel Process. Technol.,2022, 238, 107488)、(iScience,2022, 25, 104999)、(Chinese J. Catal., 2018, 39, 1929-1941)。

 


以上研究在定向转化单一组分S-VOCs取得了较好的效果。然而,实际工况下,水和其他组分共存将严重影响S-VOCs定向转化行为,探究水和共存组分的相互作用机制是高性能催化材料研制的基础。基于此,本研究采用原位漫反射红外技术、热力学和密度泛函模拟计算等手段,揭示了共存组份协同作用机制与基于中间体甲硫醚诱导失活的新机理。定向设计合成La/ZSM-5材料对实际浓度含硫VOCs催化分解的稳定性达200小时(现有文献报道中效果最佳),并显示出优异的耐水性能。该工作可为实际工况下抗硫与抗碳中毒催化剂的设计提供了指导,为解决实际工况下水和多种S-VOCs协同控制搭建了重要的桥梁。

论文第一作者为环工公司硕士研究生田睿,通讯作者为陆继长博士和罗永明教授。研究工作得到了国家自然科学基金重点项目、省基础研究重点项目、河北省创新团队和省高校重点实验室的资助。

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