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浅析催化燃烧在有机废气处理中的应用和发展

发布时间:2020-03-19   点击次数:318次
   浅析催化燃烧在有机废气处理中的应用和发展
  随着我国经济的发展,化工企业的出现导致了大量工业有机废气的排放。根据空气质量改善防御蔓延到规划、挥发性有机污染物的挥发性有机化合物的仪器控制工作已经列为国防蔓延到工作的主要任务之一。催化燃烧作为控制VOCs污染的主要技术,具有反应条件温和、操作条件易于控制、无二次污染等优点。尤其是催化燃烧在控制难降解VOCs污染方面具有显著的优势,引起了研究者的广泛关注。介绍了催化燃烧技术中催化剂的种类和特点,并对其在有机废气处理中的应用和发展进行了展望。
  1.催化剂选型
  在催化燃烧中,与直接燃烧相比,催化剂的存在使得有机物在热破坏过程中所需的停留时间较短,温度较低,催化浓度范围较宽,几乎可以处理所有的烃类有机废气和恶臭气体。催化剂的净化率一般在95%以上,根据活性组分的不同,催化剂的种类可分为三类。
  1.1贵金属催化剂
  Pt等贵金属,Pa,氧化碳氢化合物及其衍生物的催化活性高,适用范围广,催化剂寿命长,容易回收,从而广泛用于有机废气的处理。
  以乙二醇二甲醚蒸气和甲苯蒸气为催化燃烧气体,研究了三种不同钯镍合金负载型催化剂对有机废气催化燃烧的影响。用SEM和EDS对催化剂进行了表征,结果表明,Pd含量的变化对催化剂的催化活性影响较大,分别为0.5%和0.8%Pd/0.8%。镍基合金燃烧催化剂在210~240℃温度范围内可使1600mg/m3甲苯废气和40000mg/m3乙二醇二甲醚废气的转化率达到95%,具有良好的催化燃烧效果。采用FRIPP公司开发的Pt、Pd催化剂对单组分和多组分有机模拟废气进行了催化燃烧实验。试验结果表明,处理温度为2 5 0℃,床层空速为2 0 0 0h-1,苯系有机废气的去除率可达97%以上。
  1.2过渡金属氧化物催化剂
  过渡金属氧化物作为一种强氧化催化剂,碳氢化合物如甲烷和有限公司具有较高的催化活性,同时催化剂成本低,常见的CoOX,CuOX和MnOX催化剂等。
  采用柠檬酸(CA)溶胶-凝胶法制备了万一玲和其他CeO2 MnOx催化剂。在氯乙烯有机废气的催化燃烧模型中,研究了制备条件和反应条件对CeO2-MnOx催化剂性能的影响。结果表明,当Ca∶Mn:Ce= 0.3:0.5∶0.50时,采用Mn/催化剂制备了CeO2-MnOx催化剂。制备的CeO2-MnOx催化剂具有催化活性,在1000-30000h-1床空速和0.05%-0.15%低浓度下对氯乙烯的催化燃烧效果较好。大连工业大学研制的MnO 2催化剂在条件下可以脱除CH3OH蒸气,对C2H4O、C3H6O和C6H6蒸气的脱除效果良好。催化燃烧
  1.3复合氧化物催化剂
  复合氧化物的催化活性高于单一氧化物,这是由于它们之间的相互作用,如结构或电子调制。主要有以下两类:一、钙钛矿复合氧化物,稀土和过渡金属氧化物形成钙钛矿复合氧化物,一般ABO3的一般公式,常见LaMnO3和BaCuO2等;尖晶石氧化物:AB2X4一般公式是一种重要的复杂的氧化物结构类型,尖晶石型催化剂具有杰出的深度氧化催化活性。以ZrO2、SiO2、MgO、Al2O3和TiO2为载体,采用浸渍法制备了负载型Cu Mn Ce(CMC)催化剂。以甲苯和丙酮为燃烧气体,研究了催化剂的催化燃烧活性。结果表明,纯CMC催化剂的铈基固溶体结构具有良好的催化活性,其中TiO 2和ZrO2的高温热稳定性好。这是因为TiO2和ZrO2很好地保持了催化剂的活性固溶体结构。但以SiO2和Al2O3为载体时,表面羟基和较大的比表面积不利于CMC活性固溶体结构的形成。以MgO为载体时,Mn-Cu等过渡金属相互作用,导致CMC活性结构的破坏和催化活性的降低。
  2.催化燃烧工艺
  2.1工作原理
  催化燃烧是一个气-固相催化反应过程中,反应的本质是活性氧参与的深度氧化。在催化燃烧过程中,催化剂可以吸附并降低反应的活化能。通过在催化剂表面富集反应物分子,可以提高反应速率,加速反应过程。利用该催化剂的优良性能,可以在较低的点火温度(200~300℃)下实现有机废气的无焰燃烧,并将其分解为CO2和H2O,同时释放出大量的热能。由于催化剂具有选择性催化作用,可以限制含氮化合物(RNH)在燃料中的氧化过程,使其在反应中形成分子氮(N2)。
  2.2主要工艺
  目前使用的催化燃烧技术主要包括固定床催化燃烧技术、流化床催化燃烧技术、单片催化燃烧过程流催化燃烧,四类,每个进程使用催化剂类型和治疗效果的有机废气。
  3.展望
  催化燃烧技术具有燃烧点低、能耗低的特点,可大大提高低浓度有机废气的处理效率。它在催化反应、化工、自动检测和环境工程控制等方面有着重要的应用。但由于催化剂易中毒、寿命长,在有机废气处理中的应用受到限制。因此,开发新型的催化燃烧催化剂开发和大的比表面积,燃点低,空间速度和抵抗能力的非贵金属催化剂,使它能在低温条件下退化不同浓度有机废物的同时,将成为未来研究工作的重点。同时,催化燃烧装置应发展到整体和节能,从而降低成本和使用成本。

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