挥发性有机废气处理催化氧化技术

挥发性有机废气处理催化氧化技术

 

1.VOCs污染现状

 

近年来,跟着生态环境的逐步恶化,挥发性有机物的污染处理越来越遭到社会各界专家和学者的广泛注重。***内环保法律法规出台和规范的拟定也越发严厉，对***气环境的处理刻不容缓。惯例的***气污染物包含颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物等。挥发性有机物( Volatile organic compounds简称VOCs) ，通常指常压下沸点处在50-260 ℃的有机化合物，规模触及广泛，如烷烃、芳香烃、醇类、醛类、酮类和酯类等。许多VOCs毒性很***，包含熟知的甲醛、苯、丙酮和苯乙烯等。

 

2.VOCs来源以及损害

 

VOCs来源源包含生活源、交通源和工业源3类，跟着我***社会的前进和经济的开展，直接排放的、VOCs导致的污染和VOCs经过一系列反应导致的二次污染( 如光化学烟雾) 分外严峻，保护环境的局势也愈加严峻。生活中VOCs 的来源包含装饰、餐饮业的油烟和日化用品等; 交通中VOCs的来源***要是机动车的尾气; 工业中排放的VOCs品种***多，触及面***广，包含石化、印刷、喷涂和塑料等行业。

 

由此可见，VOCs的来源广泛，其排放不只会损害***气环境，发生光化学烟雾; 还会对人类健康构成影响，诱发一系列疾病。因而，迫切需要寻觅对VOCs有用的处理技术，以下降VOCs 的排放量。

 

3.VOCs处理技术

 

VOCs的控制和处理技术***要包含收回技术和损坏技术，依据不同的废气品种和浓度，可选用不同的办法。关于浓度较高、气体单一和价值较高的VOCs，可进行收回再使用。收回技术***要包含吸附技术、吸收技术、冷凝技术和膜技术等。关于中低浓度( 一般为5000mg/m³以下)和气体杂乱、没有使用价值的VOCs，可采用损坏技术进行消除，***要包含催化燃烧技术( 催化氧化技术) 、热力燃烧技术、生物技术和等离子体技术等。

 

吸附法和吸收法是指使用吸附剂或吸收剂将工业废气中VOCs 吸附或吸收，其本质仅仅将VOCs 从废气中转移到吸附剂的孔道中或吸收液中，并非将VOCs 消除，因而是一种不完全的处理技术，易发生二次污染，在工业中的许多场合约束了其使用。冷凝技术是指使用不同气体饱满蒸气压不同，经过下降温度，将废气中的VOCs 冷凝为液体并进行别离，收回有使用价值的VOCs，冷凝技术的缺陷是使用规模较窄，一般用于较高浓度且成分单一的VOCs 收回。膜技术是指使用膜作浸透介质，使用不同气体透过膜的才能和速度不同，将VOCs 气体从废气中别脱离，膜技术的长处是使用规模广，缺陷为别离不完全。以上几种办法均为物理办法别离VOCs，处理不完全，还需进行二次处理。

 

热力燃烧技术是处理VOCs 比较完全的技术之一，适用于浓度较高的VOCs 废气，反应完全，但反应进程温度较高，构成热能糟蹋，且高温下空气中的氮气和氧气容易发生反应发生氮氧化物，引起二次污染；生物技术设备和占地面积均较***，处理功率慢，且可处理的VOCs 品种单一；等离子体技术是近年开展起来的一种新技术，可是此技术存在安全隐患，并且处理功率较低，很难到达环保的排放要求。

 

在许多VOCs 处理技术中，催化氧化技术是完全消除VOCs 比较有用办法之一，具有设备简略、能耗低、消除作用***和无二次污染等***色。催化剂在催化氧化反应中扮演着下降反应活化能的人物，使得催化氧化技术较直接燃烧所需温度******下降。现在现已把催化氧化技术作为要点引荐的有机废气处理技术。

 

4.催化氧化技术介绍

 

催化氧化技术是近年来废气处理工程使用越来越广泛的VOCs 处理技术，为典型的气-固催化反应，其本质为VOCs 分子深度催化氧化反应，催化剂在反应中起到的作用是吸附反应物分子和下降反应活化能，从而在下降反应温度的一起加速反应速率，生成对环境友***的水和二氧化碳，无二次污染。

 

4.催化氧化机理介绍

 

依据催化剂的品种不同，在贵金属催化剂和非贵金属催化剂外表的反应机理也不尽相同，详细包含Langmuir-Hinshelwood 反应机理和MarsvanKrevelen 反应机理。

 

贵金属催化剂的催化氧化反应一般遵从Langmuir-Hinshelwood 反应机理，是指在发生催化反应进程之前，一切的反应物都现已被吸附到催化剂外表，外表反应为控速步，其本质为吸附粒子之间发生的反应。Langmuir-Hinshelwood反应机理是两种吸附的分子进行外表反应的多相催化反应，即两种反应物先吸附在固体催化剂上，在外表上发生反应，生成的产品再脱附，反应速度与两种反应物在催化剂外表的掩盖度成比。体现在贵金属催化氧化VOCs 的反应进程中为: 贵金属活性组分被以为处于复原态，作为氧化复原外表反应的活性中心而发挥作用。***要，氧气在贵金属活性位上分解为氧自由基，一起VOCs 气体在贵金属活性位上吸附，氧自由基进攻吸附的VOCs 气体，构成无污染的二氧化碳和水，在催化剂外表脱附，进行下一个反应进程。

 

非贵金属氧化物催化剂的催化氧化反应一般遵从Mars-van Krevelen 反应机理，这种机理也被称为氧化复原机理，本质为反应进程中反应物与催化剂晶格氧离子反应。***要是反应物与催化剂中晶格氧反应，在此进程中发生氧空位，一起晶格氧被复原，之后催化剂被解离吸附的氧弥补氧空位而被从头氧化，得以再生。体现在非贵金属氧化物催化氧化VOCs 的反应进程中为: ***步，VOCs 气体分子与催化剂中晶格氧进行反应，生成二氧化碳和水，***二步为发生氧空缺的催化剂进一步被氧化，氧空位消失，催化剂康复活性进行下一个反应进程。

 

综上所述，催化氧化技术的长处许多，***要包含以下几方面。

 

（1）起燃温度低、能耗低: 催化氧化技术具有起燃温度低、能耗低的显著***色。在某些情况下，到达起燃温度后便无需外界供热，反应进程无明火，安全性***。

 

（2）适用规模广: 简直能够处理一切品种VOCs气体，关于有机化工、涂料、***缘材料等行业的低浓度、多成分、无收回价值的废气，有很***的处理作用。

 

（3） 处理功率高、无二次污染: 处理功率一般在95%以上，终究产品仅为无害的CO2和H2O，因而无二次污染问题。此外，因为温度低，能很多削减NOx的生成。

 

工业有机废气处理，常用的催化氧化技术包含惯例催化氧化热催化氧化两种。现在催化氧化技术现已成为VOCs处理中***为经济有用且使用广泛的技术。而在催化氧化技术中，催化剂功能的***坏则是决议设备运转本钱和VOCs净化功能***坏的重要因素，开发低温高活性和稳定性高的催化剂，是现在和将来很长一段时间内催化氧化技术的研讨要点。