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淺析催化燃燒在有機廢氣處理中的應用和發(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之一。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注。介紹了催化燃燒技術中催化劑的種類和特點，并對其在有機廢氣處理中的應用和發(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,氧化碳氫化合物及其衍生物的催化活性高,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,碳氫化合物如甲烷和有限公司具有較高的催化活性,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條件對CeO2-MnOx催化劑性能的影響。結果表明，當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復合氧化物催化劑
復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，如結構或電子調(diào)制。主要有以下兩類:一、鈣鈦礦復合氧化物,稀土和過渡金屬氧化物形成鈣鈦礦復合氧化物,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雜的氧化物結構類型,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TiO 2和ZrO2的高溫熱穩(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構。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活性固溶體結構的形成。以MgO為載體時，Mn-Cu等過渡金屬相互作用，導致CMC活性結構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-固相催化反應過程中,反應的本質(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的活化能。通過在催化劑表面富集反應物分子，可以提高反應速率，加速反應過程。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，使其在反應中形成分子氮(N2)。
2.2主要工藝
目前使用的催化燃燒技術主要包括固定床催化燃燒技術、流化床催化燃燒技術、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、化工、自動檢測和環(huán)境工程控制等方面有著重要的應用。但由于催化劑易中毒、壽命長，在有機廢氣處理中的應用受到限制。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，催化燃燒裝置應發(fā)展到整體和節(jié)能，從而降低成本和使用成本。
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