催化燃烧催化剂活性组的工艺过程

挥发性有机物(volatileorganiccompounds，VOCs)是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa，常压下沸点在260℃以下的有机化合物，包括烷烃、芳香烃、芳烃类、烯烃、醇类、醛类、酮类、卤代烃等。日常生活中常见的排放源有建筑材料、装修材料、家具的钻合剂、厨房油烟以及机动车尾气排放等；工业方面常见的主要来源有化工和石化工业废气，电子行业的清洗剂、印刷工业、油漆与涂料的生产与使用，电厂锅炉尾气等工业过程排放的废气。大多数的VOCs有毒、有气味，一些VOCs还有致癌性，对人体健康产生危害；VOCs在阳光作用下还可以与大气中的氮氧化合物发生光化学反应，生成毒性大的光化学烟雾。近年来VOCs已成为我国主要大气污染物之一，有关VOCs的危害事故逐年增多，因而VOCs的净化处理技术已成为环境催化领域的一个研究热点。

通常VOCs处理方法可分为两大类：一类是所谓非破坏性技术即回收法，一般通过改变工艺过程中温度、压力等物理条件使VOCs富集分离，此类方法包括活性炭吸附法、溶液吸收法、冷凝法及膜分离等常见技术；一类是所谓破坏性技术，即通过化学或生物的技术使VOCs转化为二氧化碳、水以及氯化氢等或毒性小的无机物，此类方法包括直接燃烧、催化燃烧、生物降解、等离子体氧化、光催化氧化法等常见技术。各种方法都因VOCs种类、浓度、排放方式等有各自的工艺特点，其处理VOCs的工艺条件和要求也具有不同应用范围和优缺点。譬如，冷凝工艺适用于高浓度、小风量的VOCs废气治理，对低浓度、大风量的VOCs废气处理存在投资大、运行成本高、收益小的缺点；生物法对于VOCs浓度和种类限制较多，大多研究仍属于实验室规模的实验研究，尚未应用于大规模的实际工程。吸附法对于低浓度的VOCs废气具有很好的处理效果，但可能导致将污染从气相转移到固相引起二次污染问题。直接燃烧法适合处理高浓度VOCs的废气，因其运行温度通常达到800-1200℃时，工艺能耗成本较高，且燃烧尾气中容易出现二噁英(dioxin)，NOx等副产物；催化燃烧可以在远低于直接燃烧温度条件下处理低浓度的VOCs气体，具有净化效率高、无二次污染、能耗低的特点，是商业上处理VOCs应用有效的处理方法之一。因而，国内外研究者对催化燃烧催化剂进行了大量相关研究，相关问题是近年来环境催化领域的一个热点问题。20多年前有关催化燃烧研究方面的非常好的评述，近来也有一些篇幅较短的英文评述，但很少见到较深入的中文评述。本文将结合作者实验室的研究成果，着重于对近五年来国内外催化燃烧的主要成果进行分析，并对催化剂活性组分、颗粒大小、载体的效应、水蒸汽的影响以及催化燃烧反应过程中积碳等主要问题的进展进行综述。

通常工业上的催化剂都是由活性成分、助剂和载体等组成，其中活性组分及其分布、颗粒大小、催化剂载体对催化效果和寿命有很大的影响。用于催化燃烧VOCs的催化剂的活性成分可分为贵金属、非贵金属氧化物，贵金属是低温催化燃烧常用的催化剂，其优点是具有较高的活性、良好的抗硫性，缺点是活性组分容易挥发和烧结，容易引起氯中毒、价格昂贵，资源短缺；非贵金属氧化物催化剂主要有钙钦矿型、尖晶石型以及复合氧化物催化剂等，价格相对较低，也表现出很好的催化性能，譬如，钙钦矿型催化剂高温热稳定性较好，尖晶石型催化剂具有优良的低温活性，但其不足之处在于催化活性相对较低，起燃温度较高。

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