揮發(fā)性化合物是指室溫下飽和蒸氣壓大于70Pa,或常壓下沸點(diǎn)在260℃以下的化合物。VOCs種類(lèi)繁多,主要包括烷烴、芳香烴、芳烴類(lèi)、烯烴、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、鹵代烴等,主要來(lái)源于石油化工、造紙、油漆涂料、采礦、金屬電鍍和紡織等行業(yè),且大多具有致癌、致畸、致突變型,參與光化學(xué)反應,同時(shí)也是大氣顆粒物形成的主要前提物質(zhì),對大氣環(huán)境和身體健康危害巨大,因而VOCs治理防控工作已成為當代環(huán)境工作函待解決的重大問(wèn)題之一。
目前VOCS污染控制技術(shù)主要有吸附、吸收、分解、焚燒和催化燃燒等方法,其中催化燃燒技術(shù)是 為經(jīng)濟的治理技術(shù)之一。在催化燃燒技術(shù)中,催化劑的研制與是催化燃燒的核心,決定了催化燃燒效果的好壞,因而成為研究熱點(diǎn)。本文從催化劑種類(lèi)、活性成分、催化特性及應用等方面對貴金屬、非貴金屬催化劑(包括過(guò)渡金屬氧化物、尖晶石型、鈣欽礦型催化劑)進(jìn)行闡述,并針對現有催化劑抗硫能力差,提出相關(guān)催化劑的改進(jìn)方向,提升催化劑的抗硫性能,提出今后催化燃燒催化劑,展望未來(lái)發(fā)展前景,為實(shí)現催化劑應用化、產(chǎn)業(yè)化提供理論依據和技術(shù)支撐。
催化燃燒是一種典型的氣一固相催化反應,其實(shí)質(zhì)是活性氧參與氧化。在催化氧化反應過(guò)程中,催化劑起到降低活化能作用,同時(shí)促使VOCs富集于催化劑表面,提高催化劑催化氧化反應速率,激發(fā)VOCs在較低的起燃溫度條件下發(fā)生無(wú)焰燃燒,氧化分解為COz和Hz0,同時(shí)釋放出大量熱量。
制備 、廉價(jià)的催化燃燒型催化劑是催化燃燒技術(shù)的核心,然而,目前我國所需的VOCs催化燃燒催化劑大多依賴(lài),價(jià)格昂貴,因而加快具有自主知識產(chǎn)權的 VOCs催化燃燒催化劑已成為國內相關(guān)研究者和工程技術(shù)人員的共識和當務(wù)之急。
在催化燃燒技術(shù)中,催化劑的性能優(yōu)劣對催化燃燒效率和運行成本有著(zhù)至關(guān)重要的作用。按照現有催化劑所含活性組分分類(lèi),催化劑可分為貴金屬催化劑和非貴金屬氧化物催化劑2類(lèi)。
1、貴金屬催化劑
在VOCs催化燃燒型催化劑體系中,貴金屬催化劑因催化、起燃溫度低等特點(diǎn),已在實(shí)際VOCs處理工藝中廣泛應用。貴金屬催化劑主要以Pd和Pt貴金屬為主,用于不同種類(lèi)的VOCs催化氧化反應。同時(shí)貴金屬催化劑催化氧化活性易受到其他因素的影響,如 金屬組分的加入。
Colman-Lerner等考察Pt/膨潤土、Mn/膨潤土和Pt/Mn/膨潤土3種催化劑催化氧化VOCs(乙醇和甲苯)。研究發(fā)現,Pt/Mn/膨潤土催化劑具有催化氧化活性, 金屬組分Mn的摻入促使其與R間產(chǎn)生協(xié)同催化作用,包含晶格氧貯存、轉移、氧化等方面的相互作用而有利于催化氧化活性的提高。與此同時(shí),貴金屬催化劑的預處理方法及顆粒尺寸大小亦可對貴金屬催化劑催化氧化活性產(chǎn)生重要影響,Ribeiro等Ll分別采用離子交換、涂覆浸漬及浸漬法3種不同的制備工藝獲得貴金屬Pt/MFI沸石/荃青石催化劑,研究考察3種催化劑催化燃燒甲苯。研究發(fā)現,采用離子交換法制備所得Pt/MFI沸石/荃青石催化劑由于分散程度高使其催化氧化活性。
2、非貴金屬催化劑
近年來(lái)探索非貴金屬氧化物催化劑催化燃燒VOCs是環(huán)境催化的研究熱點(diǎn)之一,該類(lèi)催化劑具有催化氧化、穩定性佳、廉價(jià)等特點(diǎn)而廣泛深入研究,以Cu,Mn,Cr,V,Ce,Zr等非貴金屬氧化物為主,大致可分為過(guò)渡金屬氧化物、尖晶石型和鈣欽礦型復合氧化物催化劑等。
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