催化燃燒催化劑活性組的工藝過程介紹
2022-06-22
揮發性有機物(volatileorganiccompounds，VOCs)是指在常溫下飽和蒸氣壓大于70Pa，常壓下沸點在260℃以下的有機化合物，包括烷烴、芳香烴、芳烴類、烯烴、醇類、醛類、酮類、鹵代烴等。日常生活中常見的排放源有建筑材料、裝修材料、家具的鉆合劑、廚房油煙以及機動車尾氣排放等;工業方面常見的主要來源有化工和石化工業廢氣，電子行業的清洗劑、印刷工業、油漆與涂料的生產與使用，電廠鍋爐尾氣等工業過程排放的廢氣。大多數的VOCs有毒、有氣味，一些VOCs還有致癌性，對人體健康產生危害;VOCs在陽光作用下還可以與大氣中的氮氧化合物發生光化學反應，生成毒性 大的光化學煙霧。近年來VOCs已成為我國主要大氣污染物之一，有關VOCs的危害事故逐年增多，因而VOCs的凈化處理技術已成為環境催化領域的一個研究熱點。
通常VOCs處理方法可分為兩大類：一類是所謂非破壞性技術即回收法，一般通過改變 工藝過程中溫度、壓力等物理條件使VOCs富集分離，此類方法包括活性炭吸附法、溶液吸收法、冷凝法及膜分離等常見技術;一類是所謂破壞性技術，即通過化學或生物的技術使VOCs轉化為二氧化碳、水以及氯化氫等 或毒性小的無機物，此類方法包括直接燃燒、催化燃燒、生物降解、等離子體氧化、光催化氧化法等常見技術。各種方法都因VOCs種類、濃度、排放方式等有各自的工藝特點，其處理VOCs的工藝條件和要求也具有不同應用范圍和優缺點。譬如，冷凝工藝適用于高濃度、小風量的VOCs廢氣治理，對低濃度、大風量的VOCs廢氣處理存在投資大、運行成本高、收益小的缺點;生物法對于VOCs濃度和種類限制較多，大多研究仍屬于實驗室規模的實驗研究，尚未應用于大規模的實際工程。
吸附法對于低濃度的VOCs廢氣具有很好的處理效果，但可能導致將污染從氣相轉移到固相引起二次污染問題。直接燃燒法適合處理高濃度VOCs的廢氣，因其運行溫度通常達到800-1200℃時，工藝能耗成本較高，且燃燒尾氣中容易出現二噁英(dioxin)，NOx等副產物;催化燃燒可以在遠低于直接燃燒溫度條件下處理低濃度的VOCs氣體，具有凈化效率高、無二次污染、能耗低的特點，是商業上處理VOCs應用 有效的處理方法之一。因而，國內外研究者對催化燃燒催化劑進行了大量相關研究，相關問題是近年來環境催化領域的一個熱點問題。20多年前有關催化燃燒研究方面的非常好的評述，近來也有一些篇幅較短的英文評述，但很少見到較深入的中文評述。本文將結合作者實驗室的研究成果，著重于對近五年來國內外催化燃燒的主要成果進行分析，并對催化劑活性組分、顆粒大小、載體的效應、水蒸汽的影響以及催化燃燒反應過程中積碳等主要問題的進展進行綜述。
通常工業上的催化劑都是由活性成分、助劑和載體等組成，其中活性組分及其分布、顆粒大小、催化劑載體對催化效果和壽命有很大的影響。用于催化燃燒VOCs的催化劑的活性成分可分為貴金屬、非貴金屬氧化物，貴金屬是低溫催化燃燒 常用的催化劑，其優點是具有較高的活性、良好的抗硫性，缺點是活性組分容易揮發和燒結，容易引起氯中毒、價格昂貴，資源短缺;非貴金屬氧化物催化劑主要有鈣欽礦型、尖晶石型以及復合氧化物催化劑等，價格相對較低，也表現出很好的催化性能，譬如，鈣欽礦型催化劑高溫熱穩定性較好，尖晶石型催化劑具有優良的低溫活性，但其不足之處在于催化活性相對較低，起燃溫度較高。
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