CuO-Ce1-xZrxO2催化剂的制备及其VOC催化燃烧性能研究【文献综述】

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1、毕业设计文献综述化学工程与工艺CuO-Ce1-xZrxO2催化剂的制备及其VOC催化燃烧性能研究[前言]挥发性有机化合物简称VOC(VolatileOrganicCompounds)，根据WHO定义，是指在常温下，沸点50℃—260℃的各种有机化合物。VOC按其化学结构，可以进一步分为：烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已鉴定出的有300多种。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯（TDI）、二异氰甲苯酯等，其主要产生于化工和石化工艺废气，石油、化工产品储罐气，印刷和油漆生产废气，萃取废气,木材干馏废气及制药厂废气等[1]。这些易挥发性有机废气(

2、VOC)当房间里达到一定浓度时，会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状，严重时甚至引发抽搐、昏迷，伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。VOC是继颗粒物和二氧化硫之后，危害环境的第三大污染物。挥发性有机化合物是室内常见的空气污染物，其毒性能引起中枢神经系统、呼吸系统、生殖系统、循环系统和免疫系统功能异常、损坏DNA和有致癌作用，是引起人们患建筑物综合症和建筑物关联症等疾病的主要原因。VOC不仅会污染环境，而且危害人体健康，必须进行净化处理。VOC治理基本分为两大类，第一类是采用物理的回收方法，第二类是通过化学反应、生化反应等将VOC氧化降解为无毒或低毒物质。目前广泛应用的

3、回收方法主要是吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法。在降解技术中大多采用氧化降解法，主要包括催化燃烧法、生物降解法，以及近几年来新兴的等离子体处理技术等。催化燃烧法是废气中的有机物在催化剂的作用下低温氧化分解成CO2和H2O的方法。该方法具有操作温度低，辅助燃料费用低，无二次污染，燃烧设备简单，VOC去除率高等优点。催化氧化法去除VOC被认为是很有效的去除VOC的方法，它能在相对较低的温度下进行，去除VOC效率高，操作简单，能回收废热且仅需简单的维护[2]，是一种安全有效的方法。6去除VOC所用催化剂应具备的特性：低温下具有很高的活性，不易中毒，具有抗热性，使用寿命长等。[3]目前国内外催化

4、燃烧法所用的催化剂主要有以下几个系列：贵金属型催化剂，由贵金属制成，如Pt、Pd、Rh等，此类催化剂催化活性好，但价格昂贵，来源短缺，推广应用受到限制；过渡金属氧化物型催化剂，有铜、锰、铬、镍等的金属氧化物，这类催化剂价格较低，但其活性亦低，需加以改进以提高活性；复合氧化物催化剂，如Cu-Mn、Cu-Co等，该类催化剂在一定条件下，可以达到贵金属催化剂的催化效果，且容易得到，是催化领域研究的热点[2]。不过，过渡金属氧化物催化剂还存在很大的优势，值得研究。所以如何提高催化剂的活性性能就是本次设计的重点问题。[主题]一、VOC催化燃烧特性1、催化燃烧的基本流程VOC催化燃烧包括预热、催化反

5、应、热回收三个基本流程。工业排放的VOC废气的温度通常较低，进入催化反应床之前需要预热，通常采用热交换器预热。对于低浓度、低温度的VOC废气，燃烧过程无法维持自身热平衡，需要消耗辅助燃料。预热后的VOC废气进入催化反应床，在催化剂表面发生无焰燃烧，被彻底氧化并释放出大量热能。净化后的气流具有很高的温度，采用热交换器回收热量，以供VOC废气预热之用，减少辅助燃料的消耗和避免对环境造成热污染。国内外工程化应用的VOC废气催化燃烧工艺主要有蓄热式催化燃烧、热回收式催化燃烧、直燃式催化燃烧、吸附浓缩—催化燃烧四类[3]。2、VOC催化燃烧特点（1）起燃温度低，节省能源[4]。（2）与直接燃烧法相

6、比，催化燃烧法还具有如下特点:①催化燃烧为无火焰燃烧，安全性好;②燃烧温度低(大部分烃类和CO在300~450℃之间即可完成反应)，故能耗低;③对有机物浓度和组分范围宽;④处理效率高，无二次污染。用催化燃烧法治理有机废气的净化率一般都在95%以上，最终产物为CO2和H2O(杂原子有机化合物还有其他燃烧产物)，因此无二次污染问题。此外，由于温度低，能大量减少NOx生成。辅助燃料消耗排放的CO2量在总CO2排放量中占很大比例，辅助能源消耗量减少，显然减少了温室气体CO2排放量[5]。6（3）适用范围广。催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体。对于有机化工、涂料、绝缘材料、造船等行业

7、排放的低浓度、多成分、无回收价值的废气,采用吸附-催化燃烧法的处理效果更好。二、催化剂1、燃烧型催化剂的种类比较多,按活性成分大体可分为贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和复合氧化物催化剂3大类[6]。(1)贵金属催化剂[7]Pt、Pd、Ru等是典型的贵金属催化剂.这类催化剂通常附在载体上,其活性高,选择性好。但由于其资源稀少、价格昂贵、且处理含氯的VOC、含硫VOC时很容易中毒,因而仅适用于不含氯或硫的VOC。由于金属催化剂的高活