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催化燃烧在我国发展的原因
2020-03-21

污染等特点成为最有应用前景的处理技术之一。

VOCs治理技术

在我国,VOCs已经作为一种污染物开始进行系统的防治,国内外对VOCs的治理技术也开展了大量的研究和实践,环保部也征集和筛选了一批VOCs污染防治的先进技术

回收技术

回收技术一般是通过物理方法例如改变温度或压力将有机物进行分离,包括吸收、吸附、冷凝、膜分离等技术,回收的VOCs可经过简单纯化后再度利用,或进行集中处理。

吸收技术是采用不易挥发的有机溶剂对废气进行吸收,将VOCs溶解在溶剂中。该技术能在有机废气流量大、浓度高时使用,但吸收剂循环运行的操作费用较高,限制了该技术的发展。

销毁技术

销毁技术则是用微生物、热或催化剂等化学或生化反应将有机物分解成无污染的水、二氧化碳等无毒无害的小分子化合物,包括生物技术、热力焚烧、光催化与催化燃烧技术。

生物技术的实质是微生物在新陈代谢中,将废气中的有机物分解为二氧化碳和水,同时为自己提供能量。但微生物对生存环境要求苛刻,且生化反应的速率比较低。

组合技术

由于各个行业的VOCs种类、浓度和性质等都有所差异,仅使用一种处理技术难以达到高效率,因而常将多种技术进行有机的组合,这类组合处理技术具有较强的针对性和互补性,处理效果远优于单一治理技术,其中应用最为广泛的就是将吸附浓缩技术与热力焚烧或催化燃烧技术进行组合。

催化燃烧处理VOCs

催化燃烧是有机气体在较低的温度下,于催化剂表面发生无火焰燃烧而分解为二氧化碳和水蒸汽,并释放热量。催化燃烧技术的核心是催化剂,要求催化剂具有较低的起燃温度、较宽的温度窗口以及良好的热稳定性和机械强度。催化燃烧VOCs催化剂按照使用活性组分的不同可以将分为两大类:一类是贵金属催化剂,包括Pt、Pd、Au等;另一类是非贵金属催化剂,包括Cu、Mn、Ce、Co、Fe等。

贵金属催化剂

除了活性组分的种类,活性组分负载于载体表面的方法也对催化剂催化氧化VOCs效果有一定影响,如Walerczyk等分别用微波加热法与共浸渍法制备了Pt/ZnA10用于催化氧化异丁烷,结果发现低负载量时,微波加热法有助于Pt粒子的分散,而使得该方法制得的催化剂性能优于共浸渍法。贵金属催化剂中,研究与应用比较多的主要是Pt与Pd催化剂,而Au催化剂也得到了一定研究。Aboukais等通过对比不同制备方法制备的Au/CeO:催化剂的理化性质及催化性能,认为活性金属的高价氧化态的是其高催化活性的主要原因,同时认为,这也是影响Ag/CeO催化剂性能的主要原因。Ag催化剂在催化燃烧VOCs时,其催化性能并不突出,而多被应用于等离子体协同催化处理VOCs。

虽然贵金属催化剂在催化燃烧VOCs方面有很多优点,但在水蒸汽、卤素存在的情况下,贵金属催化剂会出现中毒失活的情况。贵金属催化剂热稳定性差和抗毒性差引等缺点,已经不能完全满足当前日益严格的有机废气排放要求。

非贵金属

非贵金属过渡金属活性不及贵金属,它们一般通过相互掺杂或加入其他金属氧化物,形成多组分复合金属氧化物催化剂。复合金属氧化物催化剂往往比单一组分金属氧化物催化剂表现出更高的活性和更好的稳定性。顾欧昀等以CuO和MnO,为活性组分,通过相互掺杂用于催化燃烧甲苯。试验结果发现,铜锰复合氧化物催化剂,尤其是掺杂低浓度铜的氧化锰,其催化燃烧甲苯的性能要优于单组份催化剂,究其根本原因是铜物种与锰物种之间存在较强的相互协同作用,尤其是在催化活性较优的铜锰配比催化剂中形成了结晶度较低的尖晶石结构。很多复合金属氧化物催化剂之间都能产生这种协同效


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