催化燃烧技术与催化材料在VOCs治理方面研究进展.pdf

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1、全国气体净化信息站2007年技术交流会论文集·195·催化燃烧技术与催化材料在VOCs治理方面研究进展左满宏。吕宏安(西北化工研究院，陕西西安710600)摘要：介绍了VO厶对人类环境和健康造成的危害。概述了工业应用中常用于治理有机废气的催化燃烧技术的基本原理、特点及相关催化剂的研究现状，指出此类催化剂应朝着提高低温活性、热稳定性、抗毒能力和价格低廉的方向发展。关键词：VOcs；催化燃烧；催化剂挥发性有机化合物(Vo舢kOrg∞icc0“pounds简称VOcs)是指在常温下饱和蒸汽压约大于70Pa。常压下沸点低于260℃的有机

2、化合物。VOcs来源于石油化工、制药工业、印刷工业、涂料装饰业、表面防腐、交通运输等行业排放废气的主要污染物，是一类重要的大气污染物，对环境有巨大的破坏作用。一些VOCs(如氯氟烃)微量时就足以破坏臭氧层．引起紫外辐射增多和地球升温。更为严重的是，VOCs与NOz在阳光下会发生光化学反应，并在因一定的气象、地理条件下形成光化学烟雾。光化学烟雾一旦形成，就会对周围植物造成严重的危害，并引超人体强烈的呼吸障碍和增加呼吸系统疾病。而且某些V0c8甚至具有强致癌性和基因毒性。给人类的生命和健康带来严重威胁。随着工业的发展和人们生活水平的

3、提高，vOCs的排放量与日剧增，并具有范围广、排放量大等特点。1990年美国通过了“清洁空气修正案”和“污染防止案”，提高了废气排放标准，将工业生产中的189种污染物列为有毒污染物，其中70％的化学品为VOCs”’。我国在1997年1月1日开始实施的《中华人民共和国国家标准大气污染物综合排放标准》也规定了VOCs排放较严格的标准。Vocs对环境和人体健康的严重威害，引起了世界各国的高度重视。VOC8的治理也成为当前国际环境的热点之一。其处理方式有．回收技术和销毁技术。常见的回收技术主要有吸附、吸收、冷凝以及膜分离等；常见的销毁技

4、术主要有光催化降解、生物降解、等离子体技术、直接燃烧法、催化燃烧技术等。通常工业排放废气中Vocs浓度在100—2000g／m3之间，对这样中低浓度的vOC8，催化燃烧是最经济和有效的治理方法。一些先进的工业国如欧洲各国、美国、日本等大量使用催化燃烧技术．国内有许多石化企业、高等院校和科研单位也开展了催化燃烧技术的研究，催化燃烧技术越来越受到人们的重视‘2一”。1催化燃烧技术燃烧技术最初采用的是直接燃烧法，VOcs在较高的温度下快速地转化为C02和H：O，其脱除效率可超过99％。但是直接燃烧法所需温度较高．许多VOcs在直接燃烧

5、时起燃温度都在500℃以上，使得直接燃烧法仅使用于治理高浓度vOcs的废气，因为当高浓度的有机废气在氧化过程中所放出的热量能维持体系温度达到氧化所需的温度时，氧化反应才能持续下去。如果有机废气中的V0c8含量较低，要将其中的v0Cs氧化掉，就要将废气直接加热到很高温度，这种情况下。许多能量消耗在加热空气上，而且温度高易产生N0，造成二次污染。为克服这些缺点，催化燃烧技术得到了广泛应用。催化燃烧法一催化燃烧是借助催化剂在低起燃温度下(200一300℃)进行无火焰燃烧，并将有机废气氧化分解为二氧化碳和水的技术。催化燃烧的实质是活性氧

6、参与的剧烈的氧化反应，催化活性组分·196·全国气体净化信息站200r7年技术交流会论文集将空气氧活化，当与反应物分子接触时发生能量传递，反应物分子被活化，从而加速氧化反应的进行。与一般的火焰燃烧相比，催化燃烧有着不可比拟的优越性，因此催化燃烧在有机废气治理、能量的回收利用和发电方面受到人们的普遍关注HJ。催化燃烧处理有机废气的优点在于：(1)起燃温度低，能量消耗少，甚至达到起燃温度后无需外界传热就能完成氧化反应。例如PdO是cH．完全氧化的活性组分，以m：O，担载的Pd甲烷氧化起燃温度为200℃，以CuO和C030．担载的Pd

7、O上甲烷的氧化起燃温度为300℃左右，而且这种低温下的催化燃烧可减少NO；气体的生成；(2)使用范围广。催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体，它适用浓度范围广、成分复杂的各种有机废气处理。对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分，又没有回收价值的废气，采用吸附一催化燃烧法的处理效果更好。一般有机废气的转化率都在95％以上；(3)适应氧浓度范围大，净化效率高，无二次污染，且燃烧缓和，运转费用少，操作管理方便，可长周期运行，并可回收费热，降低处理成本。在经济上是合理可行的。2催化剂催化燃烧反应的核心是选择合

8、适的催化剂。对催化燃烧催化剂的一般要求是：在一定的燃料／空气比下应具有低的起燃温度；在最低预热温度和最大传质条件下仍能保持完全转化率；燃烧反应是放热反应，释放出大量的热可使催化剂的表面达到500—lOoo℃的高温，而催化剂容易因熔融而降低活性，所以要求催化剂能耐