常州藍陽環保設備有限公司作者
CO催化燃燒作為控制VOCs污染的主要技術,具有反應條件溫和、操作條件容易控制、無二次污染等優點,尤其是在難生物降解的VOCs污染控制方面具有顯著優勢,受到研究者的廣泛重視。本文主要對催化燃燒技術中所用催化劑種類、工藝特點進行介紹,并對其在有機廢氣治理中的應用和發展進行展望。
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較為常用的催化劑,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。 催化燃燒是一個氣-固相催化反應過程,其反應的實質是活性氧參與的深度氧化作用。在催化燃燒過程中,催化劑具有吸附作用,同時可以降低反應的活化能,通過將反應物分子富集于催化劑表面從而提高反應速率,加快反應進程。利用催化劑的優異性能,可使有機廢氣在較低的起燃溫度(200~300℃)下發生無焰燃燒,并氧化分解為CO2和H2O,同時放出大量熱能。
由于催化劑具有選擇性催化作用,可以限制燃料中含氮化合物(RNH)的氧化過程,使其在反應中生成分子氮(N2)。復合氧化物催化劑:復氧化物相較于單一氧化物由于其各組分間存在結構或電子調變等相互作用,其催化活性較高。主要有以下兩大類:一、鈣鈦礦型復氧化物:稀土與過渡金屬氧化物形成的具有天然鈣鈦礦型復合氧化物,一般通式為ABO3,常見的有LaMnO3和BaCuO2等;二、尖晶石型復氧化物:通式為AB2X4是一種重要的復氧化物結構類型,尖晶石型催化劑具有突出的深度氧化催化活性。黃海鳳等采用ZrO2、SiO2、MgO、Al2O3和TiO2和為載體,通過浸漬法制備了三元復合氧化物Cu-Mn-Ce(CMC)的負載型催化劑,以甲苯和丙酮作為催化燃燒氣,研究了該催化劑的催化燃燒活性。結果表明,純CMC催化劑的鈰基固溶體結構具有良好的催化活性,其中TiO2和ZrO2作為載體時,CMC的高溫熱穩定性好
由于TiO2和ZrO2較好的保持了該催化劑的活性固溶體結構;而當SiO2和Al2O3作為載體時,其表面羥基和大比表面積不利于CMC活性固溶體結構的形成,以MgO作為載體時,Mn,Cu等過渡金屬其發生相互作用而使CMC的活性結構被破壞,催化活性降低。非貴金屬氧化物催化劑:非貴金屬氧化物催化劑主要有鈣鈦礦型、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,如鈣鈦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。
復氧化物催化劑:一般認為,復氧化物之間由于存在結構或電子等;VOC催化燃燒技術385調變等相互作用,活性比相應的單一氧化物要高。主要有以下兩大類。
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