揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理催化氧化技術(shù)

 

1.VOCs污染現(xiàn)狀

 

近年來(lái),跟著生態(tài)環(huán)境的逐步惡化,揮發(fā)性有機(jī)物的污染處理越來(lái)越遭到社會(huì)各界專家和學(xué)者的廣泛注重。***內(nèi)環(huán)保法律法規(guī)出臺(tái)和規(guī)范的擬定也越發(fā)嚴(yán)厲，對(duì)***氣環(huán)境的處理刻不容緩。慣例的***氣污染物包含顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物等。揮發(fā)性有機(jī)物( Volatile organic compounds簡(jiǎn)稱VOCs) ，通常指常壓下沸點(diǎn)處在50-260 ℃的有機(jī)化合物，規(guī)模觸及廣泛，如烷烴、芳香烴、醇類、醛類、酮類和酯類等。許多VOCs毒性很***，包含熟知的甲醛、苯、丙酮和苯乙烯等。

 

2.VOCs來(lái)源以及損害

 

VOCs來(lái)源源包含生活源、交通源和工業(yè)源3類，跟著我***社會(huì)的前進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，直接排放的、VOCs導(dǎo)致的污染和VOCs經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)導(dǎo)致的二次污染( 如光化學(xué)煙霧) 分外嚴(yán)峻，保護(hù)環(huán)境的局勢(shì)也愈加嚴(yán)峻。生活中VOCs 的來(lái)源包含裝飾、餐飲業(yè)的油煙和日化用品等; 交通中VOCs的來(lái)源***要是機(jī)動(dòng)車的尾氣; 工業(yè)中排放的VOCs品種***多，觸及面***廣，包含石化、印刷、噴涂和塑料等行業(yè)。

 

由此可見(jiàn)，VOCs的來(lái)源廣泛，其排放不只會(huì)損害***氣環(huán)境，發(fā)生光化學(xué)煙霧; 還會(huì)對(duì)人類健康構(gòu)成影響，誘發(fā)一系列疾病。因而，迫切需要尋覓對(duì)VOCs有用的處理技術(shù)，以下降VOCs 的排放量。

 

3.VOCs處理技術(shù)

 

VOCs的控制和處理技術(shù)***要包含收回技術(shù)和損壞技術(shù)，依據(jù)不同的廢氣品種和濃度，可選用不同的辦法。關(guān)于濃度較高、氣體單一和價(jià)值較高的VOCs，可進(jìn)行收回再使用。收回技術(shù)***要包含吸附技術(shù)、吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)和膜技術(shù)等。關(guān)于中低濃度( 一般為5000mg/m³以下)和氣體雜亂、沒(méi)有使用價(jià)值的VOCs，可采用損壞技術(shù)進(jìn)行消除，***要包含催化燃燒技術(shù)( 催化氧化技術(shù)) 、熱力燃燒技術(shù)、生物技術(shù)和等離子體技術(shù)等。

 

吸附法和吸收法是指使用吸附劑或吸收劑將工業(yè)廢氣中VOCs 吸附或吸收，其本質(zhì)僅僅將VOCs 從廢氣中轉(zhuǎn)移到吸附劑的孔道中或吸收液中，并非將VOCs 消除，因而是一種不完全的處理技術(shù)，易發(fā)生二次污染，在工業(yè)中的許多場(chǎng)合約束了其使用。冷凝技術(shù)是指使用不同氣體飽滿蒸氣壓不同，經(jīng)過(guò)下降溫度，將廢氣中的VOCs 冷凝為液體并進(jìn)行別離，收回有使用價(jià)值的VOCs，冷凝技術(shù)的缺陷是使用規(guī)模較窄，一般用于較高濃度且成分單一的VOCs 收回。膜技術(shù)是指使用膜作浸透介質(zhì)，使用不同氣體透過(guò)膜的才能和速度不同，將VOCs 氣體從廢氣中別脫離，膜技術(shù)的長(zhǎng)處是使用規(guī)模廣，缺陷為別離不完全。以上幾種辦法均為物理辦法別離VOCs，處理不完全，還需進(jìn)行二次處理。

 

熱力燃燒技術(shù)是處理VOCs 比較完全的技術(shù)之一，適用于濃度較高的VOCs 廢氣，反應(yīng)完全，但反應(yīng)進(jìn)程溫度較高，構(gòu)成熱能糟蹋，且高溫下空氣中的氮?dú)夂脱鯕馊菀装l(fā)生反應(yīng)發(fā)生氮氧化物，引起二次污染；生物技術(shù)設(shè)備和占地面積均較***，處理功率慢，且可處理的VOCs 品種單一；等離子體技術(shù)是近年開(kāi)展起來(lái)的一種新技術(shù)，可是此技術(shù)存在安全隱患，并且處理功率較低，很難到達(dá)環(huán)保的排放要求。

 

在許多VOCs 處理技術(shù)中，催化氧化技術(shù)是完全消除VOCs 比較有用辦法之一，具有設(shè)備簡(jiǎn)略、能耗低、消除作用***和無(wú)二次污染等***色。催化劑在催化氧化反應(yīng)中扮演著下降反應(yīng)活化能的人物，使得催化氧化技術(shù)較直接燃燒所需溫度******下降?，F(xiàn)在現(xiàn)已把催化氧化技術(shù)作為要點(diǎn)引薦的有機(jī)廢氣處理技術(shù)。

 

4.催化氧化技術(shù)介紹

 

催化氧化技術(shù)是近年來(lái)廢氣處理工程使用越來(lái)越廣泛的VOCs 處理技術(shù)，為典型的氣-固催化反應(yīng)，其本質(zhì)為VOCs 分子深度催化氧化反應(yīng)，催化劑在反應(yīng)中起到的作用是吸附反應(yīng)物分子和下降反應(yīng)活化能，從而在下降反應(yīng)溫度的一起加速反應(yīng)速率，生成對(duì)環(huán)境友***的水和二氧化碳，無(wú)二次污染。

 

4.催化氧化機(jī)理介紹

 

依據(jù)催化劑的品種不同，在貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑外表的反應(yīng)機(jī)理也不盡相同，詳細(xì)包含Langmuir-Hinshelwood 反應(yīng)機(jī)理和MarsvanKrevelen 反應(yīng)機(jī)理。

 

貴金屬催化劑的催化氧化反應(yīng)一般遵從Langmuir-Hinshelwood 反應(yīng)機(jī)理，是指在發(fā)生催化反應(yīng)進(jìn)程之前，一切的反應(yīng)物都現(xiàn)已被吸附到催化劑外表，外表反應(yīng)為控速步，其本質(zhì)為吸附粒子之間發(fā)生的反應(yīng)。Langmuir-Hinshelwood反應(yīng)機(jī)理是兩種吸附的分子進(jìn)行外表反應(yīng)的多相催化反應(yīng)，即兩種反應(yīng)物先吸附在固體催化劑上，在外表上發(fā)生反應(yīng)，生成的產(chǎn)品再脫附，反應(yīng)速度與兩種反應(yīng)物在催化劑外表的掩蓋度成比。體現(xiàn)在貴金屬催化氧化VOCs 的反應(yīng)進(jìn)程中為: 貴金屬活性組分被以為處于復(fù)原態(tài)，作為氧化復(fù)原外表反應(yīng)的活性中心而發(fā)揮作用。***要，氧氣在貴金屬活性位上分解為氧自由基，一起VOCs 氣體在貴金屬活性位上吸附，氧自由基進(jìn)攻吸附的VOCs 氣體，構(gòu)成無(wú)污染的二氧化碳和水，在催化劑外表脫附，進(jìn)行下一個(gè)反應(yīng)進(jìn)程。

 

非貴金屬氧化物催化劑的催化氧化反應(yīng)一般遵從Mars-van Krevelen 反應(yīng)機(jī)理，這種機(jī)理也被稱為氧化復(fù)原機(jī)理，本質(zhì)為反應(yīng)進(jìn)程中反應(yīng)物與催化劑晶格氧離子反應(yīng)。***要是反應(yīng)物與催化劑中晶格氧反應(yīng)，在此進(jìn)程中發(fā)生氧空位，一起晶格氧被復(fù)原，之后催化劑被解離吸附的氧彌補(bǔ)氧空位而被從頭氧化，得以再生。體現(xiàn)在非貴金屬氧化物催化氧化VOCs 的反應(yīng)進(jìn)程中為: ***步，VOCs 氣體分子與催化劑中晶格氧進(jìn)行反應(yīng)，生成二氧化碳和水，***二步為發(fā)生氧空缺的催化劑進(jìn)一步被氧化，氧空位消失，催化劑康復(fù)活性進(jìn)行下一個(gè)反應(yīng)進(jìn)程。

 

綜上所述，催化氧化技術(shù)的長(zhǎng)處許多，***要包含以下幾方面。

 

（1）起燃溫度低、能耗低: 催化氧化技術(shù)具有起燃溫度低、能耗低的顯著***色。在某些情況下，到達(dá)起燃溫度后便無(wú)需外界供熱，反應(yīng)進(jìn)程無(wú)明火，安全性***。

 

（2）適用規(guī)模廣: 簡(jiǎn)直能夠處理一切品種VOCs氣體，關(guān)于有機(jī)化工、涂料、***緣材料等行業(yè)的低濃度、多成分、無(wú)收回價(jià)值的廢氣，有很***的處理作用。

 

（3） 處理功率高、無(wú)二次污染: 處理功率一般在95%以上，終究產(chǎn)品僅為無(wú)害的CO2和H2O，因而無(wú)二次污染問(wèn)題。此外，因?yàn)闇囟鹊?，能很多削減NOx的生成。

 

工業(yè)有機(jī)廢氣處理，常用的催化氧化技術(shù)包含慣例催化氧化熱催化氧化兩種?，F(xiàn)在催化氧化技術(shù)現(xiàn)已成為VOCs處理中***為經(jīng)濟(jì)有用且使用廣泛的技術(shù)。而在催化氧化技術(shù)中，催化劑功能的***壞則是決議設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)本錢和VOCs凈化功能***壞的重要因素，開(kāi)發(fā)低溫高活性和穩(wěn)定性高的催化劑，是現(xiàn)在和將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)催化氧化技術(shù)的研討要點(diǎn)。