《結構催化劑與環境治理》是2016年化學工業出版社出版的一本書籍，書籍的作者是陳誦英、鄭經堂、王琴。
基本介紹
- 書名：結構催化劑與環境治理
- 作者：陳誦英、鄭經堂、王琴
- ISBN：978-7-122-23927-3
- 類別：科技 >> 化學 >> 套用化學
- 頁數：364頁
- 出版社：化學工業出版社
- 出版時間：2016年2月
- 裝幀：精
- 開本：16K
內容簡介,目錄信息,
內容簡介
全書共分為11章,內容主要包括緒論,結構基體、結構催化劑和結構反應器,結構催化劑和反應器中的傳遞現象,結構催化劑的製備,汽車尾氣污染物的消除,柴油機尾氣的淨化,固定源 VOCs污染物的催化氧化分解,固定源氮氧化物的脫除,低 NOx排放的催化燃料燃燒,催化結構過濾器淨化爐氣,結構催化劑和反應器的其他套用。
目錄信息
第1章 緒論
1.1 我國的廢物排放現實 001
1.1.1 1999—2003年我國污染物排放的數字統計摘錄 002
1.1.2 2005年、2008年或 2010年我國三廢污染物統計數據 003
1.1.3 2011年我國各個部門排放三廢及其比例 004
1.2 污染物的催化治理——環境催化 009
1.2.1 引言 009
1.2.2 污染物治理的催化技術——環境催化 010
1.2.3 環境催化的非標準套用 012
1.2.4 環境催化的特徵 013
1.2.5 環境催化作為新發明的推動力 014
1.2.6 環境催化促進可持續工業化學的發展 015
1.2.7 固體廢物轉化領域中的環境催化 016
1.2.8 室內空氣品質改進中的環境催化 017
1.2.9 減少溫室氣體排放 017
1.2.10 用於水補救的環境催化技術 018
1.2.11 環境有害催化劑的替代 018
1.3 催化劑和反應器的結構化 019
1.3.1 催化反應工程的要求 019
1.3.2 環境催化反應特點和要求 020
1.3.3 結構催化劑和結構反應器的發展 021
1.3.4 結構催化劑和結構反應器的基本類型 024
1.3.5 獨居石催化劑 025
1.3.6有序排列催化劑 028
1.3.7膜反應器 029
1.3.8結構催化劑的未來 031
1.4 本書的寫作思路和特色 032
第2章 結構基體、結構催化劑和結構反應器
2.1 引言 034
2.2 結構填料 034
2.2.1 多相催化反應器的結構內構件 034
2.2.2 分離過程用結構填料 035
2.2.3 催化反套用結構填料 036
2.3 獨居石結構（催化劑或反應器） 037
2.3.1 基本定義和分類 037
2.3.2 獨居石的構型和基本性質 039
2.3.3 獨居石結構催化劑的優缺點 041
2.4 金屬結構填料 045
2.4.1 波紋填料——開放錯流結構 045
2.4.2 波紋填料——封閉錯流結構（CCFS） 047
2.4.3 反應蒸餾用結構填料 047
2.4.4 編織線結構填料 049
2.4.5 發泡體 049
2.5 纖維結構催化劑和反應器 049
2.5.1 引言 049
2.5.2 金屬纖維 052
2.5.3 玻璃纖維 053
2.5.4 碳纖維 054
2.5.5 纖維結構的幾何性質 055
2.5.6 纖維和布催化劑的套用 056
2.6 有序排列催化劑反應器 057
2.6.1 前言 057
2.6.2 平行通道和橫向流動反應器的原理和特徵 057
2.7 膜反應器 059
第3章 結構催化劑和反應器中的傳遞現象
3.1 氣固獨居石反應器中的熱量和質量傳遞 063
3.1.1 影響熱量傳遞的因素 063
3.1.2 蜂窩獨居石中的熱導率 064
3.1.3 獨居石通道中的對流傳熱關聯 066
3.1.4 獨居石催化劑的有效因子 067
3.1.5 獨居石反應器最佳幾何體選擇 069
3.1.6 獨居石反應器中的氣固傳質 071
3.1.7 管道中氣體流動的壓力降 073
3.2 平行通道反應器（PPR）中的流動和傳遞現象 074
3.2.1 壓力降 074
3.2.2 PPR中的傳質阻力 075
3.2.3 顆粒內傳質 075
3.2.4 有效床層內擴散率 076
3.2.5 橫向流動對傳質的貢獻 077
3.2.6 催化劑床層的利用率 078
3.2.7 對 PPR的討論 079
3.3 橫向流動反應器（LFR）中的流動和傳遞現象 080
3.3.1 壓力降 080
3.3.2 停留時間分布 080
3.3.3 PPR結構反應器床層中的結垢行為 082
3.3.4 橫向流動反應器（LFR）中的結垢 083
3.4 多相獨居石反應器的水力學特徵 084
3.4.1 流區 084
3.4.2 壓力降 089
3.4.3 液體滯留 091
3.4.4 停留時間分布（RTD） 092
3.4.5 軸向和徑向離散 093
3.5 多相獨居石反應器中的傳質和傳熱 094
3.5.1 液固傳質 094
3.5.2 氣液傳質 096
3.5.3 氣固傳質 099
3.6 從傳遞角度討論獨居石反應器性能 099
3.6.1 引言 099
3.6.2 獨居石反應器模型 099
3.6.3 蜂窩獨居石反應器和常用反應器的比較 100
3.7 其他多相結構填料中的傳遞現象介紹 102
3.7.1 流區 102
3.7.2 壓力降和液體滯留 103
3.7.3 氣 -液傳質和界面面積 103
3.7.4 液 -固傳質速率 103
3.7.5 停留時間分布（RTD） 104
3.7.6 熱傳輸 104
3.7.7 不同結構填料間的比較 104
3.8 其他結構填料的水力學和傳遞 106
3.8.1 波紋填料：開放錯流結構（OCFS） 106
3.8.2 封閉錯流結構波紋填料（CCFS）及其流體力學特性 109
3.8.3 編織線結構填料及其流體力學特性 110
3.8.4 金屬、陶瓷和石墨發泡體 111
3.8.5 纖維材料上的傳質和流體力學 113
第4章 結構催化劑的製備
4.1 陶瓷蜂窩獨居石基體的製造 115
4.1.1 引言 115
4.1.2 擠壓技術生產陶瓷蜂窩獨居石 117
4.1.3 低表面積獨居石基體的製造 118
4.1.4 高表面積獨居石基體的製造 120
4.1.5 整體獨居石催化劑 122
4.2 金屬獨居石基體的製造 122
4.2.1 金屬基質 123
4.2.2 金屬獨居石設計和製造 125
4.3 陶瓷蜂窩獨居石基體上載體和催化活性組分的沉積 126
4.3.1 陶瓷獨居石結構上載體層的沉積 126
4.3.2 漿液浸泡（洗滌塗層）陶瓷獨居石 127
4.3.3 陶瓷獨居石載體上催化活性組分的沉積 129
4.4 金屬結構填料基體上的載體塗層 131
4.4.1 金屬表面處理和載體塗層 131
4.4.2 金屬基體上塗層的黏結性 132
4.4.3 陽極氧化製備技術 132
4.5 金屬結構填料載體表面催化活性組分塗漬 133
4.5.1 催化活性組分的懸浮塗漬 133
4.5.2 溶膠 -凝膠沉積 134
4.5.3 電泳沉積（EPD） 135
4.5.4 電化學沉積和化學鍍 135
4.5.5 浸漬 136
4.5.6 催化活性組分沉積的組合技術 136
4.6 碳蜂窩獨居石的製造 139
4.6.1 集成或整體碳蜂窩獨居石的製備 139
4.6.2 碳塗層蜂窩獨居石 141
4.6.3 在金屬表面沉積碳層 144
4.7 多孔膜製備技術 144
4.7.1 無機微孔薄膜 144
4.7.2 溶膠 -凝膠製備技術 145
4.7.3 沸石膜的製備 147
4.7.4 其他微孔無機膜 153
4.7.5 沸石膜和溶膠 -凝膠膜的比較 154
4.8 平行流動和橫向流動結構反應器的製造 154
第5章 汽車尾氣污染物的消除
5.1 背景 156
5.1.1 汽油機引擎的排放 156
5.1.2 影響汽車尾氣的因素和可能採取的策略 157
5.1.3 法規要求 159
5.2 汽車尾氣轉化催化劑 162
5.2.1 引言 162
5.2.2 TWCs中的活性組分 162
5.2.3 TWCs中的氧化鋁載體 163
5.2.4 TWCs中的 CeO 2-ZrO2混合氧化物 165
5.2.5 TWCs的失活 167
5.2.6 催化劑塗層塗漬工藝 168
5.3 汽車轉化催化劑的基體 169
5.3.1 引言 169
5.3.2 汽車催化劑基體的要求 169
5.3.3 汽車催化劑蜂窩獨居石載體的設計 170
5.3.4 催化劑基體的大小 170
5.3.5 汽車催化劑載體物理性質 171
5.4 汽車催化劑基體進展 177
5.4.1 陶瓷蜂窩獨居石 177
5.4.2 基體小結 181
5.5 汽車尾氣催化轉換器包裝 182
5.5.1 包裝設計 182
5.5.2 機械耐用性 185
5.5.3 熱耐用性 186
5.6 催化轉換器操作和不同類型催化劑 188
5.6.1 操作對催化轉換器效率和排放的影響 188
5.6.2 毒物效應 190
5.6.3 汽車引擎的啟動排放 190
5.6.4 電加熱催化劑 191
5.6.5 耐高溫 TWC催化劑的發展 192
5.6.6 低溫度點火催化劑 192
5.6.7 天然氣引擎尾氣淨化催化劑 193
5.6.8 機車輛尾氣淨化催化劑 193
5.7 車載診斷和貧燃脫 NO x催化劑 194
5.7.1 車載診斷 194
5.7.2 貧燃操作脫 NO x催化劑 195
5.7.3 NO x存儲和釋放 198
5.7.4 NSR催化劑 199
5.7.5 使用尿素的選擇性催化 NO x的還原催化劑 200
5.7.6 其他貧燃 DeNO x催化劑 202
5.7.7 雙功能貧燃 DeNO x催化劑 202
5.8 汽車尾氣催化轉換器的數學模型 204
5.8.1 獨居石反應器模型層次的選擇 204
5.8.2 單一通道層次數學模型 205
5.8.3 1D，2D和 3D模型 207
5.8.4 動態/瞬態行為模擬 210
5.8.5 催化轉換器的點火和累積排放 210
第6章 柴油機尾氣的淨化
6.1 引言 212
6.1.1 柴油煙霧生成 212
6.1.2 柴油機顆粒排放物的環境和健康效應 213
6.1.3 控制柴油機排放物的策略 215
6.2 乾柴油機煙霧氧化催化劑 217
6.2.1 除煙霧的非催化方法 217
6.2.2 柴油尾氣氧化催化劑 218
6.2.3 直接接觸柴油機煙霧氧化催化劑 220
6.2.4 燃料 -承載催化劑 221
6.3 柴油煙霧氧化的間接接觸催化劑 222
6.3.1 引言 222
6.3.2 連續再生阱（continuous regeneration trap， CRT）技術 223
6.3.3 在柴油引擎中 NO x的控制 224
6.4 柴油尾氣顆粒過濾器的設計/大小 226
6.4.1 引言 226
6.4.2 性能要求 226
6.4.3 過濾器組成和微結構 227
6.4.4 池構型和阻塞方式 227
6.4.5 過濾器大小和外廓 229
6.4.6 壓力降 229
6.5 物理性質和耐用性 232
6.5.1 物理性質 232
6.5.2 熱耐用性 233
6.5.3 機械耐用性 234
6.6 柴油機過濾器進展 234
6.6.1 改進堇青石“RC 200/19”過濾器 234
6.6.2 SiC過濾器 235
6.6.3 新過濾器設計 236
6.7 套用 237
6.7.1 催化誘導再生阱 237
6.7.2 連續再生阱 237
6.7.3 組合連續再生阱和催化再生阱 238
6.8 總結 239
第7章 固定源VOCs污染物的催化氧化分解
7.1 引言 240
7.1.1 揮發性有機碳 VOCs對環境和健康的危害 240
7.1.2 VOCs排放物的潛在源頭 240
7.2 VOCs淨化技術 241
7.2.1 熱焚燒 242
7.2.2 化學淋洗（吸收） 242
7.2.3 吸附 242
7.2.4 揮發性有機化合物的氣相催化氧化 242
7.2.5 揮發性有機化合物的凝聚 243
7.2.6 揮發性有機化合物的光氧化 243
7.2.7 對各種淨化技術的思考比較 243
7.3 揮發性有機化合物氧化催化劑和載體 243
7.3.1 引言 243
7.3.2 揮發性有機化合物的催化氧化 243
7.3.3 VOCs氧化催化劑的活性組分 245
7.3.4 VOCs氧化催化劑的載體及其結構 245
7.3.5 催化劑的失活 246
7.4 VOCs氣相催化氧化工藝 246
7.4.1 引言 246
7.4.2 帶預熱交換器的單一床層 247
7.4.3 帶再生熱交換的多床層循環操作 248
7.4.4 反應器模型 248
7.4.5 正常操作期間 249
7.4.6 啟動期間 249
7.4.7 溫度均勻性和熱剪應力 249
7.4.8 保護床層 250
7.5 VOCs催化氧化單元操作中的一些事情 250
7.5.1 環境和安全 250
7.5.2 在爆炸低限（LEL）以下操作 250
7.5.3 燃燒器的安全系統 250
7.5.4 操作壓力 250
7.5.5 氣流卷流和床層堆束出口速度 251
7.5.6 催化劑分散處理 251
7.5.7 催化氧化器的殘留排放 251
7.5.8 中間工廠試驗 252
7.6 揮發性有機化合物排放物的吸附：催化氧化前的濃縮步驟 252
7.6.1 固定床吸附器 252
7.6.2 旋轉吸附器和其他移動床構型 252
7.6.3 吸附和焚燒組合於單一個固定床中 253
7.6.4 VOCs氧化的吸附 -催化流向轉換工藝 253
7.7 VOCs催化氧化技術的實例研究 254
7.7.1 含氯揮發性有機物的催化氧化分解 254
7.7.2 纖維催化劑套用 254
7.7.3 在憎水錳鉀礦型八面分子篩上的苯氧化 256
7.7.4 鄰二甲苯在鉑 -和鈀 -沸石催化劑上的氧化 256
7.7.5 使用鈣鈦礦作為 VOCs的氧化催化劑 256
7.7.6 高溫短接觸時間 VOCs催化焚燒器 257
7.7.7 VOCs脫結構的整體催化/吸附過程 257
7.7.8 在金/鈰氧化物催化劑上的 VOCs氧化 257
7.7.9 貴金屬/天然絲光沸石上的 VOCs氧化 258
第8章 固定源氮氧化物的脫除
8.1 引言 262
8.2 SCR過程 263
8.2.1 SCR化學 -氮氧化物的選擇性催化還原 263
8.2.2 SCR催化劑活性組分 264
8.2.3發電廠煙道氣淨化 SCR反應器的構型 265
8.2.4氣體透平套用的 SCR過程 (GTNOx ) 266
8.3 商業獨居石型 SCR催化劑 268
8.3.1 本體和塗層蜂窩型催化劑 268
8.3.2 板型催化劑 269
8.3.3 其他催化劑 270
8.3.4 SCR催化劑的失活 270
8.4 獨居石催化劑的催化行為和 SCR反應的動力學 271
8.4.1 操作變數的影響 271
8.4.2 SCR反應的機理 272
8.4.3 SCR反應的穩態動力學 273
8.4.4 脫 NO 2反應的非穩態動力學 274
8.4.5 獨居石催化劑中 SCR反應的內外傳質限制 275
8.5 SCR獨居石反應器的模型 276
8.5.1 SCR獨居石反應器的穩定態模型 277
8.5.2 脫 NO x反應和 SO2氧化間的相互作用 279
8.6 SCR催化劑和反應器設計 279
8.6.1 催化劑形貌的影響 279
8.6.2 獨居石通道幾何形狀的影響 280
8.6.3 氨入口濃度不均勻性的影響 281
8.7 SCR催化劑的非穩定態操作 281
8.7.1 非穩定態條件下的 SCR獨居石反應器模型 282
8.7.2 逆流 SCR 284
8.7.3 使用 Ljungstroem空氣加熱器的 SCR 285
8.8 SCONO x工藝 285
第9章 低 NO x排放的催化燃料燃燒
9.1 引言 289
9.1.1 燃燒產生排放 289
9.1.2 排放物消除策略 290
9.1.3 氣體透平 291
9.1.4 低 NO x燃燒器 292
9.2 催化燃燒 292
9.2.1 機理和動力學 293
9.2.2 獨居石催化燃燒器模型 294
9.2.3 燃料效應 295
9.2.4 催化燃燒的其他套用 296
9.3 催化燃燒器 297
9.3.1 催化燃燒室 297
9.3.2 要求 297
9.3.3 系統構型 298
9.4 催化材料 300
9.4.1 引言 300
9.4.2 獨居石基體 301
9.4.3 塗層材料 302
9.4.4 活性組分 303
9.5 商業狀態和未來趨勢 303
9.5.1 商業狀態 303
9.5.2 未來趨勢 304
第10章 催化結構過濾器淨化爐氣
10.1 引言 305
10.1.1 多功能反應器 305
10.1.2 催化過濾器：基本概念 305
10.2 高溫無機過濾器市場 306
10.3 催化過濾器的製備 308
10.4 催化過濾器的套用機遇 310
10.4.1 耦合 NO x還原和飛灰過濾 310
10.4.2 同時濾去飛灰、移去二 英和其他 VOCs 313
10.4.3 合成氣淨化 315
10.4.4 柴油尾氣處理和其他潛在套用 316
10.5 工程和模型 318
第11章 結構催化劑和反應器的其他套用
11.1 平行流反應器（PPR）和橫流反應器（LFR）的工業套用 320
11.1.1 Shell爐氣脫硫過程（SFGD） 320
11.1.2 硫和氮氧化物同時移去 321
11.1.3 低溫 NO x還原過程 321
11.2 結構催化劑套用於改進室內空氣品質 322
11.2.1 室內空氣的污染源 322
11.2.2 室溫分解臭氧的散熱器催化劑 322
11.2.3 獨居石光催化劑 323
11.3 結構催化劑套用於催化感測器 328
11.4 質子交換膜燃料電池中的結構催化劑 329
11.5 催化濕式氧化（CWAO）降解水污染物 329
11.5.1 引言 329 11.5.2 催化劑 331
11.5.3 CWAO工藝過程 333
11.5.4 獨居石催化劑和反應器在 CWAO過程中的套用 334
11.5.5 水補救技術 336
11.6 光催化降解水中污染物 339
11.6.1 半導體光催化基礎 339
11.6.2 光催化降解催化劑 341
11.6.3 光化學反應器 342
11.7 結構催化劑的合成套用 344
11.7.1 引言 344
11.7.2 獨居石催化劑在短接觸時間反應器中的套用 344
11.7.3 獨居石催化劑在需求低壓力降反應中的套用 345
11.7.4 獨居石催化劑在粒內傳質控制反應中的套用 347
11.7.5 有良好熱傳導的獨居石催化劑 348
11.7.6 獨居石催化劑在三相催化過程中的套用 350
11.7.7 獨居石反應器在生物技術中的套用 352
11.8 無機膜的套用 354
11.8.1 離子傳輸膜的套用 354
11.8.2 緻密 Pd膜和合金膜的套用 358
11.8.3 沸石膜的套用 359
參考文獻 360
