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二甲苯类有机废气净化整体催化剂的研究
摘要
二甲苯类有机废气对环境造成了严重的污染和危害，净化处理必不可少。目前广泛采用的是物理法和化学法，但这些方法都存在一些缺点。近年来，整体催化剂技术逐渐受到关注。本文综述了二甲苯类有机废气净化整体催化剂的研究进展，包括整体催化剂的优点及其应用，整体催化剂的制备方法和催化剂表征技术。同时，还介绍了实际应用中所遇到的问题和未来的发展方向。
关键词：二甲苯；有机废气；整体催化剂；净化处理；环境污染
一、引言
随着现代工业生产和社会经济的发展，有机废气的排放量不断增加，成为了大气环境中的重要污染源。二甲苯类有机废气是其中的一类典型物质，其具有强烈的刺激性和毒性，对人类健康和环境造成了严重的危害。为了保护人们的健康和环境的可持续发展，对二甲苯类有机废气进行净化处理是必不可少的。
目前，常见的有机废气净化处理方法包括物理法和化学法。其中物理法主要是利用物理现象，如吸附、分离、膜过滤、冷凝等方式从有机废气中去除污染物。化学法则是通过化学反应荒废气处理，如催化氧化、催化还原、脱硫、氧化等方式。虽然这些方法已经成功地应用于实际生产中，但它们都存在着一些缺点，如选择性差、反应条件苛刻、反应活性低等。
为了克服传统化学法的这些缺点，近年来，整体催化剂技术逐渐受到关注。整体催化剂是一种新型的多相催化剂，具有高催化活性、高选择性和易于回收等优点。因此，它被广泛应用于有机废气净化处理中。
二、整体催化剂的优点及其应用
整体催化剂是一种将活性组分直接负载在介孔材料和纳米材料表面上的多相催化剂。它具有以下几个优点：（1）具有高催化活性和高选择性；（2）降低了反应温度和压力，从而减少了反应器的体积和能耗；（3）具有良好的热稳定性、机械强度和化学稳定性；（4）便于回收，能够实现废气净化的循环利用。
在有机废气净化领域，整体催化剂的应用非常广泛。例如，鲍晓涵等人使用Fe-Co整体催化剂对二甲苯进行催化氧化，结果表明该催化剂具有高效的催化活性和优异的稳定性[1]。另外，张哲等人在MnOx/Ti-MCM-41整体催化剂的作用下，气相中的二甲苯在室温下即可完全转化为CO2和H2O，且催化剂的催化活性保持了100小时以上[2]。总的来说，整体催化剂在有机废气净化处理中具有广泛的应用前景。
三、整体催化剂的制备方法
整体催化剂的制备方法主要包括物理混合法、浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法和气相法等。其中物理混合法和浸渍法是比较常用的方法，但这些方法存在制备工艺复杂和催化活性低的缺点。共沉淀法和溶胶-凝胶法则是实现催化剂纳米材料的常用方法。水热法则是通过调节晶体生长过程来达到修饰介孔材料表面的目的。气相法则是在高温高压条件下直接制备催化剂。不同的制备方法适用于不同的材料和反应体系。
四、催化剂表征技术
催化剂表征是评价催化剂性能的重要手段。对于整体催化剂来说，其表征方法通常包括单点氮吸附比表面积、XRD、TEM、FT-IR等。单点氮吸附比表面积可用于评估介孔材料的孔道尺寸、角度和表面积等。XRD可用于分析催化剂中晶体物相及其晶体组成。TEM可用于分析催化剂中纳米颗粒的粒径分布和形貌结构信息。FT-IR则可用于分析催化剂表面存在的化学键和其实际作用。
五、存在的问题与未来的发展
尽管整体催化剂在有机废气净化处理中具有广泛的应用前景，但目前仍存在一些问题，例如催化剂负载量不足、表面性质不稳定、沉积物的影响等。这些问题需要进一步研究和探讨。未来的发展方向则应该在催化剂的针对性设计和多功能化上，同时开展更广泛的应用研究，以不断完善整体催化剂技术，实现更高效、更经济、更可持续的有机废气净化处理。
结论
整体催化剂是一种具有很大应用潜力的多相催化剂，可用于有机废气净化处理。本文综述了整体催化剂的优点、应用、制备方法和表征技术等方面的内容，同时指出了其中存在的问题和未来的发展方向。整体催化剂具有高催化活性、高选择性、易于回收和环保等优点，将成为二甲苯类有机废气净化处理的重要手段。
参考文献：
[1]鲍晓涵,赵清海,孙家教等.Fe-Co整体催化剂催化氧化二甲苯[J].环境科学,2016,37(2):605-610.
[2]张哲,谢昌儒,郑海峰等.MnOx/Ti-MCM-41催化剂催化氧化二甲苯的研究[J].化学工程与技术,2017,37(4):779-784.