揮發性有機廢氣處理催化氧化技術

 

1.VOCs污染現狀

 

近年來,跟著生態環境的逐步惡化,揮發性有機物的污染處理越來越遭到社會各界專家和學者的廣泛注重。***內環保法律法規出臺和規范的擬定也越發嚴厲，對***氣環境的處理刻不容緩。慣例的***氣污染物包含顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和揮發性有機物等。揮發性有機物( Volatile organic compounds簡稱VOCs) ，通常指常壓下沸點處在50-260 ℃的有機化合物，規模觸及廣泛，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來源以及損害

 

VOCs來源源包含生活源、交通源和工業源3類，跟著我***社會的前進和經濟的開展，直接排放的、VOCs導致的污染和VOCs經過一系列反應導致的二次污染( 如光化學煙霧) 分外嚴峻，保護環境的局勢也愈加嚴峻。生活中VOCs 的來源包含裝飾、餐飲業的油煙和日化用品等; 交通中VOCs的來源***要是機動車的尾氣; 工業中排放的VOCs品種***多，觸及面***廣，包含石化、印刷、噴涂和塑料等行業。

 

由此可見，VOCs的來源廣泛，其排放不只會損害***氣環境，發生光化學煙霧; 還會對人類健康構成影響，誘發一系列疾病。因而，迫切需要尋覓對VOCs有用的處理技術，以下降VOCs 的排放量。

 

3.VOCs處理技術

 

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

 

吸附法和吸收法是指使用吸附劑或吸收劑將工業廢氣中VOCs 吸附或吸收，其本質僅僅將VOCs 從廢氣中轉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，易發生二次污染，在工業中的許多場合約束了其使用。冷凝技術是指使用不同氣體飽滿蒸氣壓不同，經過下降溫度，將廢氣中的VOCs 冷凝為液體并進行別離，收回有使用價值的VOCs，冷凝技術的缺陷是使用規模較窄，一般用于較高濃度且成分單一的VOCs 收回。膜技術是指使用膜作浸透介質，使用不同氣體透過膜的才能和速度不同，將VOCs 氣體從廢氣中別脫離，膜技術的長處是使用規模廣，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，還需進行二次處理。

 

熱力燃燒技術是處理VOCs 比較完全的技術之一，適用于濃度較高的VOCs 廢氣，反應完全，但反應進程溫度較高，構成熱能糟蹋，且高溫下空氣中的氮氣和氧氣容易發生反應發生氮氧化物，引起二次污染；生物技術設備和占地面積均較***，處理功率慢，且可處理的VOCs 品種單一；等離子體技術是近年開展起來的一種新技術，可是此技術存在安全隱患，并且處理功率較低，很難到達環保的排放要求。

 

在許多VOCs 處理技術中，催化氧化技術是完全消除VOCs 比較有用辦法之一，具有設備簡略、能耗低、消除作用***和無二次污染等***色。催化劑在催化氧化反應中扮演著下降反應活化能的人物，使得催化氧化技術較直接燃燒所需溫度******下降。現在現已把催化氧化技術作為要點引薦的有機廢氣處理技術。

 

4.催化氧化技術介紹

 

催化氧化技術是近年來廢氣處理工程使用越來越廣泛的VOCs 處理技術，為典型的氣-固催化反應，其本質為VOCs 分子深度催化氧化反應，催化劑在反應中起到的作用是吸附反應物分子和下降反應活化能，從而在下降反應溫度的一起加速反應速率，生成對環境友***的水和二氧化碳，無二次污染。

 

4.催化氧化機理介紹

 

依據催化劑的品種不同，在貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑外表的反應機理也不盡相同，詳細包含Langmuir-Hinshelwood 反應機理和MarsvanKrevelen 反應機理。

 

貴金屬催化劑的催化氧化反應一般遵從Langmuir-Hinshelwood 反應機理，是指在發生催化反應進程之前，一切的反應物都現已被吸附到催化劑外表，外表反應為控速步，其本質為吸附粒子之間發生的反應。Langmuir-Hinshelwood反應機理是兩種吸附的分子進行外表反應的多相催化反應，即兩種反應物先吸附在固體催化劑上，在外表上發生反應，生成的產品再脫附，反應速度與兩種反應物在催化劑外表的掩蓋度成比。體現在貴金屬催化氧化VOCs 的反應進程中為: 貴金屬活性組分被以為處于復原態，作為氧化復原外表反應的活性中心而發揮作用。***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，氧自由基進攻吸附的VOCs 氣體，構成無污染的二氧化碳和水，在催化劑外表脫附，進行下一個反應進程。

 

非貴金屬氧化物催化劑的催化氧化反應一般遵從Mars-van Krevelen 反應機理，這種機理也被稱為氧化復原機理，本質為反應進程中反應物與催化劑晶格氧離子反應。***要是反應物與催化劑中晶格氧反應，在此進程中發生氧空位，一起晶格氧被復原，之后催化劑被解離吸附的氧彌補氧空位而被從頭氧化，得以再生。體現在非貴金屬氧化物催化氧化VOCs 的反應進程中為: ***步，VOCs 氣體分子與催化劑中晶格氧進行反應，生成二氧化碳和水，***二步為發生氧空缺的催化劑進一步被氧化，氧空位消失，催化劑康復活性進行下一個反應進程。

 

綜上所述，催化氧化技術的長處許多，***要包含以下幾方面。

 

（1）起燃溫度低、能耗低: 催化氧化技術具有起燃溫度低、能耗低的顯著***色。在某些情況下，到達起燃溫度后便無需外界供熱，反應進程無明火，安全性***。

 

（2）適用規模廣: 簡直能夠處理一切品種VOCs氣體，關于有機化工、涂料、***緣材料等行業的低濃度、多成分、無收回價值的廢氣，有很***的處理作用。

 

（3） 處理功率高、無二次污染: 處理功率一般在95%以上，終究產品僅為無害的CO2和H2O，因而無二次污染問題。此外，因為溫度低，能很多削減NOx的生成。

 

工業有機廢氣處理，常用的催化氧化技術包含慣例催化氧化熱催化氧化兩種。現在催化氧化技術現已成為VOCs處理中***為經濟有用且使用廣泛的技術。而在催化氧化技術中，催化劑功能的***壞則是決議設備運轉本錢和VOCs凈化功能***壞的重要因素，開發低溫高活性和穩定性高的催化劑，是現在和將來很長一段時間內催化氧化技術的研討要點。