催化燃燒催化劑活性組的工藝過程介紹

2022-06-22

揮發(fā)性有機(jī)物(volatileorganiccompounds,VOCs)是指在常溫下飽和蒸氣壓大于70Pa,常壓下沸點(diǎn)在260℃以下的有機(jī)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(jī)動(dòng)車尾氣排放等;工業(yè)方面常見的主要來源有化工和石化工業(yè)廢氣,電子行業(yè)的清洗劑、印刷工業(yè)、油漆與涂料的生產(chǎn)與使用,電廠鍋爐尾氣等工業(yè)過程排放的廢氣。大多數(shù)的VOCs有毒、有氣味,一些VOCs還有致癌性,對(duì)人體健康產(chǎn)生危害;VOCs在陽光作用下還可以與大氣中的氮氧化合物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),生成毒性 大的光化學(xué)煙霧。近年來VOCs已成為我國(guó)主要大氣污染物之一,有關(guān)VOCs的危害事故逐年增多,因而VOCs的凈化處理技術(shù)已成為環(huán)境催化領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

  通常VOCs處理方法可分為兩大類:一類是所謂非破壞性技術(shù)即回收法,一般通過改變 工藝過程中溫度、壓力等物理?xiàng)l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(shù);一類是所謂破壞性技術(shù),即通過化學(xué)或生物的技術(shù)使VOCs轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水以及氯化氫等 或毒性小的無機(jī)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(shù)。各種方法都因VOCs種類、濃度、排放方式等有各自的工藝特點(diǎn),其處理VOCs的工藝條件和要求也具有不同應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。譬如,冷凝工藝適用于高濃度、小風(fēng)量的VOCs廢氣治理,對(duì)低濃度、大風(fēng)量的VOCs廢氣處理存在投資大、運(yùn)行成本高、收益小的缺點(diǎn);生物法對(duì)于VOCs濃度和種類限制較多,大多研究仍屬于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究,尚未應(yīng)用于大規(guī)模的實(shí)際工程。

  吸附法對(duì)于低濃度的VOCs廢氣具有很好的處理效果,但可能導(dǎo)致將污染從氣相轉(zhuǎn)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(yùn)行溫度通常達(dá)到800-1200℃時(shí),工藝能耗成本較高,且燃燒尾氣中容易出現(xiàn)二噁英(dioxin),NOx等副產(chǎn)物;催化燃燒可以在遠(yuǎn)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(diǎn),是商業(yè)上處理VOCs應(yīng)用 有效的處理方法之一。因而,國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)催化燃燒催化劑進(jìn)行了大量相關(guān)研究,相關(guān)問題是近年來環(huán)境催化領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問題。20多年前有關(guān)催化燃燒研究方面的非常好的評(píng)述,近來也有一些篇幅較短的英文評(píng)述,但很少見到較深入的中文評(píng)述。本文將結(jié)合作者實(shí)驗(yàn)室的研究成果,著重于對(duì)近五年來國(guó)內(nèi)外催化燃燒的主要成果進(jìn)行分析,并對(duì)催化劑活性組分、顆粒大小、載體的效應(yīng)、水蒸汽的影響以及催化燃燒反應(yīng)過程中積碳等主要問題的進(jìn)展進(jìn)行綜述。

 

  通常工業(yè)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(duì)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(yōu)點(diǎn)是具有較高的活性、良好的抗硫性,缺點(diǎn)是活性組分容易揮發(fā)和燒結(jié),容易引起氯中毒、價(jià)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(fù)合氧化物催化劑等,價(jià)格相對(duì)較低,也表現(xiàn)出很好的催化性能,譬如,鈣欽礦型催化劑高溫?zé)岱€(wěn)定性較好,尖晶石型催化劑具有優(yōu)良的低溫活性,但其不足之處在于催化活性相對(duì)較低,起燃溫度較高。

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