淺析催化燃燒在有機廢氣處理中的應(yīng)用和發(fā)展
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，化工企業(yè)的出現(xiàn)導(dǎo)致了大量工業(yè)有機廢氣的排放。根據(jù)空氣質(zhì)量改善防御蔓延到規(guī)劃、揮發(fā)性有機污染物的揮發(fā)性有機化合物的儀器控制工作已經(jīng)列為國防蔓延到工作的主要任務(wù)之一。催化燃燒作為控制vocs污染的主要技術(shù)，具有反應(yīng)條件溫和、操作條件易于控制、無二次污染等優(yōu)點。尤其是催化燃燒在控制難降解vocs污染方面具有顯著的優(yōu)勢，引起了研究者的廣泛關(guān)注。介紹了催化燃燒技術(shù)中催化劑的種類和特點，并對其在有機廢氣處理中的應(yīng)用和發(fā)展進行了展望。
1.催化劑選型
在催化燃燒中，與直接燃燒相比，催化劑的存在使得有機物在熱破壞過程中所需的停留時間較短，溫度較低，催化濃度范圍較寬，幾乎可以處理所有的烴類有機廢氣和惡臭氣體。催化劑的凈化率一般在95%以上，根據(jù)活性組分的不同，催化劑的種類可分為三類。
1.1貴金屬催化劑
pt等貴金屬,pa,氧化碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏拇呋钚愿?適用范圍廣,催化劑壽命長,容易回收,從而廣泛用于有機廢氣的處理。
以乙二醇二甲醚蒸氣和甲苯蒸氣為催化燃燒氣體，研究了三種不同鈀鎳合金負(fù)載型催化劑對有機廢氣催化燃燒的影響。用sem和eds對催化劑進行了表征，結(jié)果表明，pd含量的變化對催化劑的催化活性影響較大，分別為0.5%和0.8%pd/0.8%。鎳基合金燃燒催化劑在210～240℃溫度范圍內(nèi)可使1600mg/m3甲苯廢氣和40000mg/m3乙二醇二甲醚廢氣的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%，具有良好的催化燃燒效果。采用fripp公司開發(fā)的pt、pd催化劑對單組分和多組分有機模擬廢氣進行了催化燃燒實驗。試驗結(jié)果表明，處理溫度為2 5 0℃，床層空速為2 0 0 0h-1，苯系有機廢氣的去除率可達(dá)97%以上。
1.2過渡金屬氧化物催化劑
過渡金屬氧化物作為一種強氧化催化劑,碳?xì)浠衔锶缂淄楹陀邢薰揪哂休^高的催化活性,同時催化劑成本低,常見的coox,cuox和mnox催化劑等。
采用檸檬酸(ca)溶膠-凝膠法制備了萬一玲和其他ceo2 mnox催化劑。在氯乙烯有機廢氣的催化燃燒模型中，研究了制備條件和反應(yīng)條件對ceo2-mnox催化劑性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)ca∶mn:ce= 0.3:0.5∶0.50時，采用mn/催化劑制備了ceo2-mnox催化劑。制備的ceo2-mnox催化劑具有催化活性，在1000-30000h-1床空速和0.05%-0.15%低濃度下對氯乙烯的催化燃燒效果較好。大連工業(yè)大學(xué)研制的mno 2催化劑在條件下可以脫除ch3oh蒸氣，對c2h4o、c3h6o和c6h6蒸氣的脫除效果良好。催化燃燒
1.3復(fù)合氧化物催化劑
復(fù)合氧化物的催化活性高于單一氧化物，這是由于它們之間的相互作用，如結(jié)構(gòu)或電子調(diào)制。主要有以下兩類:一、鈣鈦礦復(fù)合氧化物,稀土和過渡金屬氧化物形成鈣鈦礦復(fù)合氧化物,一般abo3的一般公式,常見lamno3和bacuo2等;尖晶石氧化物:ab2x4一般公式是一種重要的復(fù)雜的氧化物結(jié)構(gòu)類型,尖晶石型催化劑具有杰出的深度氧化催化活性。以zro2、sio2、mgo、al2o3和tio2為載體，采用浸漬法制備了負(fù)載型cu mn ce(cmc)催化劑。以甲苯和丙酮為燃燒氣體，研究了催化劑的催化燃燒活性。結(jié)果表明，純cmc催化劑的鈰基固溶體結(jié)構(gòu)具有良好的催化活性，其中tio 2和zro2的高溫?zé)岱€(wěn)定性好。這是因為tio2和zro2很好地保持了催化劑的活性固溶體結(jié)構(gòu)。但以sio2和al2o3為載體時，表面羥基和較大的比表面積不利于cmc活性固溶體結(jié)構(gòu)的形成。以mgo為載體時，mn-cu等過渡金屬相互作用，導(dǎo)致cmc活性結(jié)構(gòu)的破壞和催化活性的降低。
2.催化燃燒工藝
2.1工作原理
催化燃燒是一個氣-固相催化反應(yīng)過程中,反應(yīng)的本質(zhì)是活性氧參與的深度氧化。在催化燃燒過程中，催化劑可以吸附并降低反應(yīng)的活化能。通過在催化劑表面富集反應(yīng)物分子，可以提高反應(yīng)速率，加速反應(yīng)過程。利用該催化劑的優(yōu)良性能，可以在較低的點火溫度(200~300℃)下實現(xiàn)有機廢氣的無焰燃燒，并將其分解為co2和h2o，同時釋放出大量的熱能。由于催化劑具有選擇性催化作用，可以限制含氮化合物(rnh)在燃料中的氧化過程，使其在反應(yīng)中形成分子氮(n2)。
2.2主要工藝
目前使用的催化燃燒技術(shù)主要包括固定床催化燃燒技術(shù)、流化床催化燃燒技術(shù)、單片催化燃燒過程流催化燃燒,四類,每個進程使用催化劑類型和治療效果的有機廢氣。
3.展望
催化燃燒技術(shù)具有燃燒點低、能耗低的特點，可大大提高低濃度有機廢氣的處理效率。它在催化反應(yīng)、化工、自動檢測和環(huán)境工程控制等方面有著重要的應(yīng)用。但由于催化劑易中毒、壽命長，在有機廢氣處理中的應(yīng)用受到限制。因此,開發(fā)新型的催化燃燒催化劑開發(fā)和大的比表面積,燃點低,空間速度和抵抗能力的非貴金屬催化劑,使它能在低溫條件下退化不同濃度有機廢物的同時,將成為未來研究工作的重點。同時，催化燃燒裝置應(yīng)發(fā)展到整體和節(jié)能，從而降低成本和使用成本。