了解催化燃燒設(shè)備中的催化劑活性組

 

揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatileorganiccompounds)是指常溫下飽和蒸氣壓***于70Pa，常壓下沸點(diǎn)低于260℃的有機(jī)化合物，包括烷烴、芳香烴、芳香烴、烯烴、醇類、醛類、酮類、鹵代烴類等。日常生活中常見的排放源包括建筑材料、裝飾材料、家具鉆孔化合物、廚房油煙和機(jī)動(dòng)車尾氣排放；主要的常見工業(yè)來源是化學(xué)和石化工業(yè)的廢氣、電子工業(yè)、印刷工業(yè)的清潔劑、油漆和涂料的生產(chǎn)和使用、發(fā)電廠鍋爐和其他工業(yè)過程的廢氣。

***部分VOCs有毒有氣味，部分VOCs致癌，對(duì)人體健康有害；VOCs還能在陽光的作用下與***氣中的氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生毒性極***的光化學(xué)煙霧。

近年來，揮發(fā)性有機(jī)化合物已成為我***主要的***氣污染物之一，與揮發(fā)性有機(jī)化合物相關(guān)的有害事故逐年增加，揮發(fā)性有機(jī)化合物的凈化技術(shù)已成為環(huán)境催化***域的研究熱點(diǎn)。

一般來說，揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理方法可以分為兩類:一類是所謂的無損技術(shù)，即回收方法，它通常通過改變過程中的溫度和壓力等物理?xiàng)l件來富集和分離揮發(fā)性有機(jī)化合物。這些方法包括活性炭吸附、溶液吸收、冷凝和膜分離等。；一種是所謂的破壞性技術(shù)，即通過化學(xué)或生物技術(shù)將VOCs轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、氯化氫等低毒性的無機(jī)物。這些方法包括普通技術(shù)，如直接燃燒、催化燃燒、生物降解、等離子體氧化和光催化氧化。

由于揮發(fā)性有機(jī)化合物的種類、濃度和排放方式，每種方法都有自己的工藝***點(diǎn)，其處理揮發(fā)性有機(jī)化合物的工藝條件和要求也有不同的適用范圍和***缺點(diǎn)。

比如冷凝工藝適用于高濃度、小風(fēng)量的VOCs廢氣的處理，對(duì)于低濃度、***風(fēng)量的VOCs廢氣的處理具有投資***、運(yùn)行成本高、收益小的缺點(diǎn)；

生物法對(duì)VOCs的濃度和種類有很多限制，***部分研究還是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究，還沒有應(yīng)用到***規(guī)模的實(shí)際工程中。

吸附法對(duì)低濃度VOCs廢氣有較***的處理效果，但可能導(dǎo)致污染從氣相轉(zhuǎn)移到固相，造成二次污染。

直接燃燒法適用于處理高濃度VOCs的廢氣，因?yàn)槠溥\(yùn)行溫度通常達(dá)到800-1200℃時(shí)，工藝能耗成本高，燃燒廢氣中容易出現(xiàn)二惡英、NOx等副產(chǎn)物；

催化燃燒可以在遠(yuǎn)低于直接燃燒溫度的溫度下處理低濃度VOCs，具有凈化效率高、無二次污染、能耗低的***點(diǎn)，是VOCs商業(yè)化應(yīng)用的有效處理方法之一。

因此，***內(nèi)外研究者對(duì)催化燃燒催化劑進(jìn)行了***量的研究，相關(guān)問題成為近年來環(huán)境催化***域的熱點(diǎn)問題。

本文結(jié)合作者所在實(shí)驗(yàn)室的研究成果，分析了近五年來***內(nèi)外催化燃燒的主要成果，總結(jié)了催化燃燒反應(yīng)中催化劑活性組分、粒徑、載體效應(yīng)、水蒸氣和積碳效應(yīng)等主要問題的研究進(jìn)展。

工業(yè)催化劑一般由活性組分、助劑和載體組成，其中活性組分及其分布、粒徑和催化劑載體對(duì)催化效果和使用壽命有很***影響。

用于催化燃燒揮發(fā)性有機(jī)化合物的催化劑的活性成分可分為貴金屬和非貴金屬氧化物。貴金屬是低溫催化燃燒常用的催化劑，具有活性高、抗硫性能***的***點(diǎn)，但缺點(diǎn)是活性組分易揮發(fā)、易燒結(jié)，易導(dǎo)致氯氣中毒，價(jià)格高，資源短缺；

非貴金屬氧化物催化劑主要包括鈣黃綠素、尖晶石和復(fù)合氧化物催化劑，價(jià)格相對(duì)較低，也表現(xiàn)出******的催化性能。例如，鈣黃綠素催化劑具有******的高溫?zé)岱€(wěn)定性，尖晶石催化劑具有***異的低溫活性，但其缺點(diǎn)在于催化活性相對(duì)較低，起燃溫度較高。