VOCs催化燃燒原理及催化劑失活研究

  催化燃燒是常見(jiàn)的氣固催化反應(yīng),根本原因是活性氧進(jìn)行深度氧化。

  在催化燃燒過(guò)程中,催化劑的作用是減少反應(yīng)活化能,聚集催化劑表層的反應(yīng)物分子,增加反應(yīng)速率。在催化劑的作用下,有機(jī)廢氣能夠在低起燃溫度下無(wú)焰燃燒,氧化分解成CO2和H2O,并且釋放大量的熱量。

  催化燃燒基本特征

  1、起燃溫度低,低能耗

  與直接燃燒相比,有機(jī)廢氣催化燃燒具有起燃溫度低、能耗低的特點(diǎn)。在某種情形下,催化燃燒達(dá)到起燃溫度后,無(wú)需外部供熱。

  2、應(yīng)用范圍廣

  催化燃燒能夠解決幾乎任何的烴類(lèi)有機(jī)廢氣和惡臭氣體。吸附-催化燃燒法對(duì)有機(jī)化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多組分、無(wú)回收價(jià)值的廢氣有不錯(cuò)的解決效果。

  3、解決效率高,無(wú)二次污染

  催化燃燒法解決的有機(jī)廢氣處理率一般在95%以上,最終產(chǎn)物為無(wú)毒的CO2和H2O(雜原子有機(jī)化合物等燃燒產(chǎn)物)。因?yàn)槿紵郎囟鹊?,能夠大大減少NOX的生成,所以不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

  催化劑失活原因

  隨著時(shí)間的增加,催化劑的活性會(huì)逐漸減少,直至失活。催化劑失活有三種主要類(lèi)型。(1)催化劑完全失活。使催化劑失活的毒物包含快速和慢速作用的毒物。速效毒物主要包含磷和砷,緩效毒物包含鉛和鋅。一般,催化劑失活是因?yàn)槎疚锖突钚猿煞纸Y(jié)合或熔化成合金。對(duì)于速效毒物,即便少量也能快速使催化劑失活。(2)催化反應(yīng)的遏制。鹵化物和硫的化合物很容易與活性中心結(jié)合,但這種結(jié)合是相對(duì)松散的、可逆的和暫時(shí)的。當(dāng)廢氣中的這些物質(zhì)被去除時(shí),催化劑活性能夠恢復(fù)。(3)沉積覆蓋活動(dòng)中心。不飽和化合物的存在會(huì)導(dǎo)致積碳。此外,陶瓷粉塵、氧化鐵化合物和其他顆粒物也會(huì)影響催化劑的吸附和解吸能力,導(dǎo)致催化劑活性下降。

  如何防止催化劑失活

  避免催化劑活性下降,可采取以下對(duì)應(yīng)措施:(1)根據(jù)操作流程正確控制反應(yīng)條件;(2)當(dāng)催化劑表層燒焦時(shí),應(yīng)吹入新鮮空氣以增加燃燒溫度并燒掉燒焦的表層;(3)廢氣預(yù)處理,去除毒物,避免催化劑中毒;(4)改進(jìn)催化劑的制備工藝,增加催化劑的耐熱性和耐毒性。

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