VOCs催化燃烧技术及其应用

ZQ 壑壅茎墨!塑鱼焦些燮垡堇查垦基查旦 堡堡堑登!!!!：塑!!! vOcs催化燃烧技术及其应用 赵永才。郑重 (宁波市环境保护科学研究设计院，浙江宁波315012) 摘要：对催化燃烧技术处理有机废气的基本原理、特点、工艺流程以及催化剂、燃烧动力学和应用等研究进展进行了综述。 关键词：vo臼；催化燃烧；倦化剂 中固分类号：TQ213．1；TQ203文献标志码；A 文章编号：1009—92强(2007)05一0070—05 CatalyticCOmbustionTechnology forVolatileOrganicCompounds(VOCs)anditsApplication ZHA0Yong．cai．ZHENGZhong (En们ro”m棚tPro姗If彻&i#n卯R￡湖r击＆眈5唔nhjm”捃o，Ni月960，M增603I卯尬c^i加) Abstract：Theba8icprincipIe．characteristicandtechnologicaIprocedureinthetreatmentoforganic wa3tegaBbyuBingthecataIyticcombustiontechniquewaspresented．Thentheresearchprogre83in catalyst，“neticsofcombustlonforV01atneOrganicCompounds(VOC3)andtheappllcationwassum· marized． Keywords：VoIatjle0rganicCompounds(VOC8)：龃talyticcombustion；catalyst l前亩 挥发性有机化合物(volatileOrganicCom． pounds，简称vOCs)是指沸点在50～260℃，室温下 饱和蒸气压超过133．3Pa的易挥发性有机化合物。 包括烃类、卤代烃、芳香烃、多环芳香烃等“k主要来 自石油化工、制药、印刷、喷漆、机动车、制鞋等行业排 放废气中的主要污染物。该类有机物废气是有害人体 健康的污染物质。常伴随着异昧、恶臭散发在空气中， 对人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用。对心、肺、肝等内脏 及神经系统产生有害影响．甚至造成急性和慢性中 毒．可致癌、致突变。而且会与大气中的NOz反应生 成O★使低空大气中O，浓度升高。形成光化学烟雾． 危害人体健康和导致农作物减产。目前文献报道的国 内外vOcs污染控制 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 主要有焚烧法、吸附法、冷 凝法、电晕法、膜分离法、光催化氧化法及生物法等． 其中有些已经实现了商业应用，有些还处于试验阶 段‰3k而vOcs催化燃烧技术则是近几年来逐步由 实验阶段走向工程实践的一种全新的处理方法之一， 为了加快该技术的推广应用．将对催化燃烧技术处理 有机废气的基本原理、特点以及催化荆、燃烧动力学、 工艺流程和应用等研究进展进行综述。 2催化燃烧的基本原理及工艺流程” 收稿日期：2007—04一硼 作者简介：赵永才(1956一)，男，浙江宁渡人．高级工程师．主要从事 环境工程研究与设计、环境影响评价工作．在全国各类刊物上发表论 文30余篇．(电话)0574—87169910(电子信箱)nkh。，c@163．∞Ⅲ。 催化燃烧是典型的气一固相催化反应，其实质是 活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中．催化 剂的作用是降低反应的活化能，同时使反应物分子富 集于催化剂表面，以提高反应速率。借助催化剂可使 有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并 氧化分解为cO：和HD，同时放出大量热，用化学式 表示如下： c。H。+f。+譬}or苎望nc02++等H：o+热量 、 ’’ ‘ 根据废气的预热方式及富集方式，催化燃烧工艺 流程可分为以下3种形式。 (1)预热式。预热式是催化燃烧的最基本流程形 式，其基本原理如图1所示。有机废气温度在100℃ 以下、浓度也较低时．热量不能自给，因此在进入反应 器前需要在预热室加热升温。通常采用煤气或电加热 将废气升温至催化反应所需的起燃温度；燃烧净化后 的气体在热交换器内与未处理的废气进行热交换。以 回收部分热量。 案热回收 预热殷 图1预热式催化燃烧处理系统流程 (2)自身热平衡式。有机废气温度高且有机物含 量也高．通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热 万方数据 笺堡塑矍!!!!!塑!!! 墼壅垄兰!!!鱼堡垡塑丝茎查墨基堡旦 !! 器供起燃时使用，通过热交换器回收部分净化气体所 产生的热量．正常操作下能够维持热平衡，不需补充 热量。通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器 供起燃时使用见图2。 围2自身热平街催化流程 (3)缓附一催化燃烧。当有机废气的流量大、蔽度 低、温度低，采用催化燃烧需消耗大量燃料时，可先采 用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩，然 后通过热空气吹扫．使有机废气脱附成为高浓度有机 废气(可浓缩10倍以上)后再进行催化燃烧。不需要 补充热源就可维持正常运行“j其工艺流程见图3。 围3吸附一催化燃烧工艺流程田 有机废气催化燃烧工艺的选择主要取决于：①燃 烧过程的放热量，即废气中可燃物的种类和浓度；⑦ 起燃温度，即有机组分的性质及催化荆活性；③热回 收率等。当回收热量超过预热所需热量时，可实现自 身热平衡，无需外界补充热源，这是最经济的。 3催化燃烧的特点“1 3．1起燃温度低，节省能源 催化燃烧与热力燃烧的比较见表1。在某些情况 下，催化燃烧达到起燃温度后便无需外界供热。 衰1催性燃烧与热力燃烧的比较 起燃温度 燃烧墒廑 项目 燃烧方式 N仉产量℃ 催化荆表面 催化燃烧 2∞一4加 3∞一5∞ 几乎没有 无焰燃烧 高温火焰中 热力燃烧 600—9006。o一8∞ 产生一定量 停留 由表1数据可见．有机废气催化燃烧与直接燃烧 相比，具有起燃温度低、能耗低的显著特点。 3．2适用范围广 催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及 恶臭气体。对于有机化工、涂料、绝缘材料、造船等行 业排放的低浓度、多成分、无回收价值的废气，采用吸 附～催化燃烧法的处理效果更好。 3．3处理效率高，无二次污染 用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般在 95％以上，最终产物为无害的c。：和HD(如为杂原 子有机化台物时还有其他燃烧产物)，且因燃烧温度 低。能大量减少NO。的生成。不会造成二次污染。 4催化剂及催化燃烧动力学⋯ 4．1催化剂种类 燃烧型催化剂的种类比较多。按活性成分大体可 分为贵金属催化荆、过渡金属氧化物催化剂和复氧化 物僵化剂3大类9k 4．1．1责金属催化剂 Pt、Pd、Ru等是典型的贵金属催化剂．这类催 化剂通常附在载体上。其活性高，选择性好。但由于 其资源稀少、价格昂贵、且处理含氯的vOcs、含硫 VOC5对很容易中毒。因而仅适用于不舍氯或硫的 VOQ。由于金属催化剂的高活性，催化燃烧vOCs 时起燃温度可低至100～200℃。例如以硼为载体的 Pt催化剂．对含戊烷、正已烷、苯、甲苯混合物的 VOcs，其起燃温度只有100℃。达到90％的转化率 也只需200℃左右。如果采用微乳法、气相沉积来制 备贵金屑催化剂，其括性更高。 4．I．2过渡金属氧化轴催化荆 作为贵金属催化剂的取代品。氧化性较强的过渡 金属氧化物对CH．等烃类和co的氧化都具有较高 的催化活性，同时成本较低。常见的有MnO。、coO， 和cuO。等催化剂。大连理工大学研制的含MnO：催 化剂，在一定条件下能消除cHDH蒸汽，对c斟D、 c爨p、c甜。蒸汽的清除也镊有效果驯： 41 3复氧化物催化剂 一般认为．复氧化物之间由于存在结构或电子调 变等相互作用。其催化活性比相应的单一氧化物要 高。复氧化物催化荆主要有以下两大类“1k (1)钙钛矿型复氧化物 稀土与过渡金属氧化物在一定条件下可以形成 具有天然钙钛矿型的复合氧化物．通式为ABO、其 活性明显优于相应的单一氧化物。A为四面体型结 构，B为八面体形结构；A和B形成交替立体结构。易 于取代而产生晶格缺陷。即催化活性中心位．表面晶 格氧提供高活性的氧化中心．从而实现深度氧化反 应。常见的该类型催化剂有BaCu02、LaMnO，等。 (2)尖晶石型复氧化物 尖晶石型是复氧化物的一种重要结构类型，通式 为AB20。具有优良的深度氧化催化活性。如对cO 的催化燃烧起燃点约为80℃．对烃类亦可在低温区 实现完全氧化；研究最为活跃的CuMnD．。尖晶石对 芳烃燃烧的催化活性尤为出色．使C舯e完全燃烧只 万方数据 丝 墼壅茎釜：迪垒焦丝塑缝董查墨基鏖星 丝堡堑墨!!!!：!Q!!! 需260℃，实现了低温催化燃烧。因此．尖晶石型复氧 化物的低温催化燃烧特性具有特别现实的意义。 4．2催化剂载体及负载方式 vOcs净化催化剂的载体主要有两类o”；一类是 球状或片状；另一是整体式多孔蜂窝状。催化剂活性 组分可通过下列方式沉积在载体上：①电沉积在缠 绕或压制的金属上；②沉积在颗粒状陶瓷材料上；③ 沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。金属载体的优点是导 热性能好、机械强度高．缺点是比表面积较小。颗粒状 载体的优点是比表面积大．缺点一是压降大．二是因 载体间相互摩擦造成的活性组分磨耗损失。蜂窝陶瓷 载体是比较理想的载体型式．具有很高的比表面积． 压力降较片状、粒状、柱状载体低，机械强度高，耐磨 性、耐热冲击能力强“3k 4．3催化剂失活与防止 4．3．1催化剂失活 催化剂在使用过程中随着时问的延长活性会逐 渐下降，直至失活。催化剂失活主要有3种类型。 (1)催化剂完全失活。使催化剂失活的毒物包括 快速和慢速作用毒物两大类。快速作用毒物主要有 P、As等，慢速作用毒物有Pb、Zn等。通常情况下，催 化剂失活是由于毒物与活性组分化合或熔成合金。对 于快速作用毒物来说．即使只有微量，也能使催化剂 迅速失活。 (2)抑制催化反应。卤素和硫的化合物容易与活 性中心结合，但这种结合是比较松弛、可逆且暂时性 的，当废气中的这类物质被去除后．催化剂活性可以 恢复。 (3)沉积覆盖活性中心。不饱和化合物的存在可 导致炭沉积．此外。陶瓷粉尘、铁氧化合物及其他颗粒 物堵塞活性中心后，也会影响催化剂的吸附与解吸能 力．导致催化剂活性下降“4k 4．3．2催化荆失活的防止 对催化剂活性的衰减，可以采取相应的措施加以 防止：①按操作规程正确控制反应条件；②当催化 荆表面结炭时，应吹入新鲜空气，以提高燃烧温度．烧 去表面结炭；③将废气进行预处理，以除去毒物．防 止催化荆中毒；④改进催化剂的制备工艺，提高催化 剂的耐热性和抗毒能力Ⅱ5k 4。4燃烧动力学 当有机废气在金属氧化物催化剂上燃烧时． C。H。的氧化反应是经过表面氧化还原作用循环实现 的。反应机理“6如下： Ri+氧化态催化荆-二‘还原态催化荆+产物(1) O+还原态催化剂J、氧化态催化剂(2) 其中，R为cH勃种的第f种。相应反应动力学 模型方程式可表达为：n=畿电“ca十”t膏f 式中，^、^。。分别为反应(1)、反应(2)的反应速度常 数；c。、c。分别为c艄。物种i及氧的浓度；”i为每 摩尔ctH。物种￡完全氧化所需氧的摩尔数。 实验表明，碳氢氧化反应速度对碳氢的反应级数 位于0和1之间。 5催化燃烧过程的热平衡 催化燃烧是放热反应，放热量的大小取决于有机 物的种类及其含量。如能依靠废气燃烧的反应热维持 催化燃烧过程持续进行是最经济的操作方法。而能否 以自热维持体系的正常反应则取决于燃烧过程中的 放热量、催化剂的起燃温度、热量回收率、废气的初始 温度等条件。以含甲苯的废气净化为例，设3种废气 分别含甲苯8000、4000、2000mg／m弋催化剂相应的 起燃温度分别为200、250、300℃，废气的初始温度分 别为30、150℃，热交换器效率与需补充能量之间的 关系见表2。表2中“、￡2、幻、f4、ts分别表示废气初 始温度、经热交换器预热后的温度、进催化床的温度、 出催化床的温度及净化气经热交换器换热后放空的 温度。 表2热交换器效率与需补充能量之间的关系 热交换卑为55Ⅷ}的{翰)，℃ 不补充能敛达匀衙展低换热效率。％ “℃ 甲苯浓度．mB，m’ 燃烧升滴以·如℃ 200℃ 250℃ 300℃ 200℃ 250℃ 300℃ 30 8000 250 0 0 O 柏4 468 51．9 30 4000 125 8 30 53 576 638 684 30 2000 63 42 64 87 729 777 81．0 l!O 8000 250 0 0 0 16．6 283 375 lS0 4000 125 0 0 0 283 44．4 545 150 2000 63 O 】O 33 442 61．3 70■ 从表2可以看出，废气的初始温度越高．废气中 有机物的浓度越高，实现自热运转的可能性越大。而 工业有机废气中，5000mg／m3左右的有机物残留量 是常见的，只要热交换器的换热效率能达到50％～ 60％，就可利用热交换器回收燃烧反应热来维持催化 燃烧过程持续进行。 6催化燃烧的应用 6．1溶剂类vocs污染物的净化处理 溶剂类vOcs污染物量大面广，主要是三苯(苯、 万方数据 绝缘材料2007．40(5) 赵永才等：VOc8催化燃烧技术及其应用 甲苯和二甲苯)、酮类、醇类及其他一些含氧衍生物 等。王联u7制用日本的儿cA的技术，采用自身热平 衡式催化燃烧法．应用HBFw一1蜂窝状金属氧化物 催化荆(主要活性成份为氧化铜和氧化锰)对聚酯工 艺废气进行处理，处理前废气中的总烃和乙醛的质量 浓度分别为2833．4mg／m3和2663，2mg／m3，经过 处理后排放气体中总烃和乙醛质量浓度分别为 54．8mE／m3和55．2mg／m3(去除率均在98％以 上)，符合国家排放标准(乙醛：150mg／m’；非甲烷总 烃：150mg／m3)。 来自涂装、印刷、制鞋、化工生产和污水处理中的 溶剂类vOcs污染物其共同特点是大风量、低浓度 (直接排放超标)。对vOcs废气的治理原则上可应用 多种工艺进行治理，但对于大风量、低浓度的vOcs 废气的控制与治理．历来是空气净化的难题．传统的 净化治理工艺主要存在着两个缺陷：一是净化设备运 行耗能与高运转费用问题突出；二是有些工艺存在效 率不高和二次污染问题。针对治理大风量、低浓度 VOcs废气．近年来大多采用吸附一催化燃烧综合净 化工艺(典型的工艺流程见图3)。如詹建锋“。采用吸 附一催化燃烧法治理彩印厂三苯废气。治理前废气浓 度为l320mg／m3，治理后浓度小于50mg／mj达到 福建省DB35／156—1993要求。刘忠生等“9对主要含 烃类污染物的石化污水处理场隔油池散发的废气进 行处理，采用蜂窝状Pt、Pd、ce多组分Tc79—2H催 化剂对进口总烃体积分数为l000～6000“l／L的废 气进行催化燃烧，净化排气总烃体积分数小于100 pl／I。，总烃去除率达到97％以上。欧海峰“采用吸附 一催化燃烧装置来处理喷漆废气。喷漆废气经水帘洗 涤后，先利用除漆和脱水装置进行预处理．再以活性 炭纤维为吸附剂，结合多单元分流组合式吸附床。采 用PLc电脑来实现整个系统的连续运行。实际运行 结果表明，对于处理低涂的喷漆废气，该技术具有净 化效率高、节能降耗、自动化水平高等优点。该装置 2001年投入运行，喷漆废气经该净化装置处理后。设 施进口甲苯浓度从1．4×102mg／m3～3．5×102mg／ m3降至出口浓度为9．5～21mg／m3，平均净化率在 93．7％以上，排放速率和排放浓度均符合GB 16297—1996中的排放标准。 6．2含氮有机污染物的净化 含氮有机污染物(如RNH2、RcoNH等)大都具 有毒性和臭味，必须进行处理。火箭推进剂 (cH，)2NNH是一种易溶于水和有机溶剂且具有强极 性和弱碱性的有机化合物，也是一种剧毒物质。采用 催化燃烧法处理(cH，)烈NH(含量1％．压力0．25 MPa．气量500m／h)。当催化燃烧温度高于300℃ 时，(cH，)烈NH废气去除率达99％以上，获得了很 好的处理效果ok 聚丙烯腈炭纤维的生产过程中产生大量的有害 废气，废气中不仅含有纤维毛、焦油、一氧化碳等。还 含有剧毒物质HcN，其浓度可达到600mg／m3，国 外对聚丙烯腈炭纤维工艺废气一般采用外加燃料燃 烧法或液体吸收法处理，设备比较复杂．成本较高。国 内厂家一般都未加处理直接排放。马兰等⋯1采用以 硅的氧化物等为载体．在负载有多种过渡金属化合物 催化剂的催化下，进行催化燃烧工艺处理．在200℃ 时可对HcN完全转化．产物为N：、cO：、H扣等无害 气体．基本不含NO。。废气中HcN的转化率可达到 99．7％o 6．3含硫有机污染物的净化 制药厂、农药厂和化纤厂等在生产过程中会排出 cH，sH、CH，CHzsH、cs：等有机硫污染物。对这类 污染物进行催化氧化时，其中硫原子一般氧化成SO： 或sOh在催化剂表面上易产生强吸附，造成催化剂 中毒失活。而新开发的Rs—l型催化剂能使反应过程 生成的sO：和s02几乎100％地释放出来，使催化剂 活性保持稳定∞k 7结束语 催化燃烧技术与常规燃烧技术的最大不同在于 操作温度低，通常在1000℃以下，从而节省了能源． 提高了燃烧效率01。因而催化燃烧技术是当前有关 VOcs处理技术中最受关注的领域，尤其是催化燃 烧系统在大风量低vOcs浓度的处理和循环处理方 式中的应用。相比常规火焰燃烧，催化燃烧在处理 V0cs方面显示了巨大的优越性，目前。尽管不如常 规燃烧系统那样普遍，大型催化燃烧系统已获得一定 程度的应用。不过在其得到广搓应用之前，还有大量 的工作要做。象常规燃烧一样，催化燃烧也同样能产 生二次污染，如含卤索和硫的vOCs容易被氧化成酸 性物质。另外用过的催化剂需要特殊处理。进料中的 硫、氯和硅等元素容易使催化剂中毒而失活。催化剂 一般具有较强的选择性。如果待处理物种含多种 vOcs，那么对催化荆的选择是很困难的。这些都是 限制催化燃烧技术推广应用的因素。因此针对不同的 燃烧过程，相应的催化剂研究是这些工作的核心内 容”k 该技术今后的主要发展方向：①提高催化剂性 能．研制抗毒能力强、大空速、比表面积大及低起燃点 的非贵金属催化剂，以降低造价和使用费用；②催化 燃烧装置向大型化、整体型和节能型方向发展。 参考文献： 【11 wau8ceL．T撕H，Lms．etaI P盯5。肌lExp。aure3， Jnd∞r—outdo。rJtelation5hipsandBreathLevebofToxic AirPoIlutantaMeasuredfor355Per的∞iⅡNe霄Jersey【J】 Atom3Envir。n．1985．19(儿)：652—661． 12】 EncM，c∞d¨L。nlconer．OxidBt如nofvolatiIeOr98nic 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实测值的相对误差按下式计算：相对误差=上羞逊僮鼍嵩墨翕螽靠掣(5) 实测值数据的重现性按下式计算：重现性．1-垴幽型辫群黯删<6) uNITHERM俐MODEL2022导热仪的精度 应该说还是比较高的。试验数据表明，对于板状试样 其实测值相对于标准值的相对误差一般不超过 1．0％，实测数据的重现性一般不小于97％。 6结束语 要准确冽量材料的导热系数．必须选择合适的测 试方法。与其它方法相比，保护热流计法具有仪器价 格适中、准确度高、操作方便、样品尺寸小且容易制备 等特点，试验方法已被美国AsTM标准采纳，推荐作 为固体材料导热系数的标准试验方法，我国也应该考 虑采用。 影响保护热流计法测试结果主要有：试样与热板 的接触热阻、接触压力、薄膜试样的叠片层数等因 素。可通过在接触面均匀涂以导热膏、统一规定接触 压力、薄膜试样的叠片层数规定不超过lO层等措施 得以消除或控制，可将相对误差控制在1．0％以内、 数据重现性控制在97％以上。 参考文献： 【ll张玉民．热学【M】．北京：科学出版社．2002：214—216． f2l阔凯．刘斌．租广．导热系数测量方法与应用分析【JJ．保鲜与加 工．2∞5(6)：35—38． 13lAsTME1530一嘶StdndardTe3tMethodforEvaI蛆ti姆 theRcji5lanceto丁hem4lTn地∞j嚣i∞dM●t盯iabbytk GuardcdHeatFlowMeterT钟hnIque【S1． 141瑞典凯戈皱斯有限公司．H。tDisk热常数分析倥产品说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 【R】桂林r桂林工学院． e51范有晴．宁练．对掌明．辞．热线法按速测量徽牲导热系数的研 究【J】．工业计量，2006(16)：l一3． 【6】 周健．黄袒洪高导热绝缘材料在高压电机上的应用意义及前 景【J】．绝缘材料通讯．1999(6)：38—41． 坫 ：昌 " 掂 伸 善弓 n 挖 玎 圳 万方数据 VOCs催化燃烧技术及其应用 作者： 赵永才， 郑重， ZHAO Yong-cai， ZHENG Zhong 作者单位： 宁波市环境保护科学研究设计院,浙江,宁波,315012 刊名： 绝缘材料 英文刊名： INSULATING MATERIALS 年，卷(期)： 2007，40(5) 被引用次数： 1次 参考文献(24条) 1.Wallace L.Tai H.Lam S Personal Exposures,Indoor-outdoor Relationships and Breath Levels of Toxic Air Pollutants Measured for 355 Persons in New Jersey 1985(11) 2.Eric M.Cordi J L.Falconer Oxidation of Volatile Organic Compounds on a Ag/Al2O3 Catalyst 1997 3.沈迪新.胡成南 挥发性有机化合物污染的净化技术[期刊论文]-中国环保产业 2002(12) 4.Spivey J J Complete Catalttic Oxidation of Volatile Organics 1987(26) 5.孟丹.祁永智.丁瑞新 有机废气的催化燃烧[期刊论文]-洛阳工学院学报（自然科学版） 2000(12) 6.欧海峰 吸附-催化燃烧法处理喷漆废气实例[期刊论文]-环境科学与技术 2006(04) 7.何毅.王华.李光明 有机废气催化燃烧技术[期刊论文]-江苏环境科技 2004(01) 8.Aube V B.Belkouch J.M omceaux L General Study of Catalytic Oxidation of Various VOCs Over La08SrO2MnO3+xPerovskite Catalyst-influence of Mixture 2003 9.吴永文.李忠.奚红霞 VOCs污染控制技术与吸附催化材料[期刊论文]-离子交换与吸附 2003(01) 10.何小龙 催化燃烧在控制废气污染排放方面应用进展 2000(05) 11.陈信华 催化燃烧技术进展 1991(05) 12.尹维东.乔惠贤.李岩 VOCs控制催化剂的研制[期刊论文]-中国稀土学报 2004(04) 13.童志权 工业废气净化与利用 2001 14.卢军 挥发性有机废气的催化治理[期刊论文]-贵金属 2002(02) 15.李开全.张荷仙 有机废气的催化燃烧 1993(02) 16.Gangwal K Kinetics and Selectivity of Deep Catalytic Oxidation of N-Hexane and Benzene 1988 17.王联 催化燃烧法处理聚酯工艺废气的实践[期刊论文]-聚酯工业 2006(03) 18.詹建锋 三苯废气净化处理装置 1996(04) 19.刘忠生.王新.陈玉香 石化污水处理场有机废气催化燃烧处理技术的研究[期刊论文]-石油炼制与化工 2002(07) 20.何息忠 催化燃烧法处理火箭推进剂偏二甲肼废气在航天发射场的应用 1996(05) 21.马兰.赵红阳 聚丙烯腈炭纤维生产工艺中含氰废气治理[期刊论文]-炭素技术 2002(122) 22.蒋晓原.于庆瑞.金松寿 RS-1型含硫有机废气催化燃烧剂 1992(02) 23.Kimmerle.Bell W.Gudernatch G Solvent Recovery from Air 1988 24.Centi G.Ciambelli P.Perathoner S Environmental Catalysis:Trends and Outlook 2002 相似文献(10条) 1.期刊论文 张纪领.尹燕华.张志梅.陈红香.ZHANG Ji-ling.YIN Yan-hua.ZHANG Zhi-mei.CHEN Hong-xiang 低温 催化燃烧VOCs铜锰混合型催化剂的研究 -舰船科学技术2008,30(z2) 考察了2种铜锰混合型催化剂低温催化燃烧各种VOCs的反应活性,以及这2种催化剂的抗湿性能和受空速的影响.结果表明,2种催化剂都能在低于 260℃完全催化燃烧VOCs;1号催化剂的催化活性和抗湿性能更优.通过BET,XRD.XPS,SEM等表征发现,2种催化剂呈现无定形状态,表面孔分布特别丰富,2种 催化剂都有大的比表面积,这些因素就促使2种催化剂对VOCs有高的低温活性.通过XPS分析,Cu2p3/2显示Cu元素主要是+2价,Mn2p3/2显示Mn元素主要是 +4价. 2.学位论文 张燕 铜锰复合氧化物制备及其催化燃烧VOCs性能研究 2009 催化燃烧因其简单高效且可避免NOx和CO等环境污染物的形成，成为一种有效的挥发性有机物消除技术。催化燃烧的关键是催化剂，研究和开发价廉 易得、催化活性高、抗毒性及热稳定性好的催化剂具有很重要的现实意义。 本文分别制备了粉末及整体蜂窝陶瓷型铜锰催化剂，并进一步对其性能进行改进，考察了其催化燃烧VOCs性能，得到如下结果： 首先，采用共沉淀法制备粉末Cu-Mn-O催化剂，以醇洗方式去除杂质，可制备出高比表面积且低温催化性能优异的铜锰催化剂，500℃焙烧的催化剂 甲苯完全燃烧温度在220℃。乙醇洗涤代替水洗可改善纳米颗粒分散性，提高主晶相CuMn2O4的抗烧结能力。700℃及800℃焙烧后，较水洗样品，醇洗催 化剂甲苯的完全燃烧温度分别降低60℃和50℃。 其次，以堇青石为载体，采用浸渍法制备蜂窝陶瓷型铜锰催化剂，考察了浸渍液浓度、铜锰比以及焙烧温度等制备参数。结果表明，离子总浓度为 1.0 mol/L时，Cu、Mn离子可以均匀、高强度地负载在载体表面；溶液中的Cu/Mn与表面Cu/Mn比存在线性关系，当表面Cu/Mn比为1/6时，高度分散的微小 CuO与Mn2O3晶相共存，二者的共同作用使得催化活性最好；焙烧温度升高，颗粒长大烧结，活性依次降低。 再次，论文引用第三种金属元素来提高催化剂性能，添加助剂后的整体催化剂催化甲苯燃烧的活性顺序为 ：Cu1Mn4Ce2/Cord>Cu1Mn4Zr2/Cord>Cu1Mn6/Cord>Cu1Mn4Zn2/Cord>Cu1Mn4Fe2/Cord>Cu1Mn4Al2/Cord>Cu1Mn4V2/Cord。Ce有利于提高Mn2O3供氧能力，因 此进一步考察了Ce添加量对催化剂的影响，当Cu： Mn： Ce=1：2：4时，CeO2相优秀的储氧及传递氧的能力使得铜锰催化剂的低温催化活性显著提高 ，并明显改善其热稳定性。 最后，为催化剂的适用性，论文考察了Cu1Mn2Ce4/Cord催化剂燃烧各种VOCs（芳烃、烷烃、含氧、含氮、含氯有机物）的性能。结果发现，在铜锰 催化剂上，含氧类有机废气最容易被氧化，而芳烃最难被氧化，对除芳烃外的其他有机物，Cu-Mn-Ce催化剂表现出杰出的催化性能，低温催化活性优于 商用的贵金属催化剂。 3.期刊论文 沈柳倩.翁芳蕾.袁鹏军.黄海凤.SHEN Liu-qain.WENG Fang-lei.YUAN Peng-jun.HUANG Hai-feng 钙钛 矿型催化剂对VOCs催化燃烧的抗毒性和稳定性研究 -分子催化2008,22(4) 采用共沉淀法制备了钙钛矿型La0.8Cu 0.2MnO3和La0.8Sr0.2MnO3催化剂, 考察了两种催化剂对含硫、 含氯VOCs气体催化燃烧的抗毒性和稳定性. 结果发现, 两种催化剂具有良好的抗氯性, 但在SO2存在下会出现中毒失活现象, 相比较而言, La0.8Sr0.2MnO3比La0.8Cu 0.2MnO3具有更好的抗硫性和 结构稳定性;采用XRD和XPS分析方法研究催化剂硫中毒机理, 发现其失活原因在于催化剂表面生成CuSO4和SrSO4, 形成屏蔽效应导致催化剂失活. 4.期刊论文 黄海凤.唐伟.陈银飞.陈碧芬.HUANG Hai-feng.TANG Wei.CHEN Yin-fei.CHEN Bin-fen 纳米晶粒钙钛 矿型La1-xSrx CoO3催化剂的制备及其对VOCs催化燃烧的研究 -分子催化2005,19(5) 以共沉淀法制备出了纳米晶粒钙钛矿型LaCoO3和La0.8Sr0.2CoO3催化剂,并考察了其对VOCs的催化燃烧性能,实验结果表明该类催化剂对单一VOC和混 合VOCs均有很好的催化活性,而La0.8Sr0.2CoO3的催化活性要比LaCoO3的催化活性更好;在混合VOCs催化燃烧的试验中,三种有机物的易氧化性依次为正丙 醇＞甲苯＞环己烷,达到99%的转化率时,环己烷的反应温度则比甲苯的反应温度要低约40℃,同时催化剂100h稳定性试验和表征结果表明,La1- xSrxCoO3(x=0、0.2)钙钛矿型催化剂有着很好的结构稳定性. 5.期刊论文 麦荣坚.李永峰.余林.刘祖超.史利涛.潘霁飞.陈林渺.Mai Rongjian.Li Yongfeng.Yu Lin.Liu Zuchao .Shi Litao.Pan Jifei.Chen Linmiao VOCs催化燃烧整体式催化剂的研究进展 -化工新型材料2010,38(8) 催化燃烧是实现挥发性有机物(VOCs)高效燃烧的一种处理技术,对整体式催化剂的组成以及载体的分类和特点进行了阐述,比较了整体式催化剂和粒 状催化剂的特点,重点论述了整体式催化剂的种类,包括贵金属、钙钛矿型和六铝酸盐等几种主要类型整体式催化剂,以及近年来VOCs催化燃烧整体式催化 剂的国内外研究近况,并指出了整体式催化剂今后的研究方向. 6.期刊论文 黄海凤.唐伟.陈银飞.陈碧芬.Huang Haifeng.Tang Wei.Chen Yinfei.Chen Bifen LaMO3(M=Co,Mn)钙 钛矿型催化剂上VOCs催化燃烧的研究 -中国稀土学报2004,22(z2) 研究了LaMO3(M=Co,Mn)钙钛矿型催化剂对VOCs的催化燃烧性能,该类催化剂对单一VOC和混合VOCs均有很好的催化活性,而LaMnO3的催化活性要比 LaCoO3的催化活性更好,氧化还原滴定实验表明,LaMnO3催化剂中锰以Mn4+(大约35%)和Mn3+价态存在,而在LaCoO3催化剂中发现钴均以Co3+价态存在;在混 合VOCs催化燃烧的试验中,3种有机物的易氧化性依次为正丙醇＞甲苯＞环己烷,达到99%的转化率时,环己烷的反应温度则比甲苯的反应温度要约低40℃. 7.期刊论文 左满宏.吕宏安 催化燃烧与催化剂材料在VOCs治理方面研究进展 -天津化工2007,21(4) 介绍了VOCs对人类环境和健康造成的危害.概述了工业应用中常用于治理有机废气的催化燃烧技术的基本原理、特点及相关催化剂的研究现状,指出 此类催化剂应朝着提高低温活性、热稳定性、抗毒能力和价格低廉的方向发展. 8.学位论文 杨玉霞 纳米复合氧化物催化燃烧催化剂高效消除低浓度VOCs的研究 2007 人类正面临有史以来最严重的环境危机，大量排放的污染物使生存环境迅速恶化，因此以预防和控制大气污染为目的的环境催化技术得到人们的重 视，催化燃烧由于净化效率高且无二次污染等特点而在有机废气治理中得到广泛应用，但目前所用催化剂普遍活性较低，稳定性较差，不能达到工业应 用的要求，因此开发出起燃温度低、催化活性高、热稳定性好且价格便宜的催化剂势在必行。目前用于催化燃烧消除VOCs的贵金属催化剂虽已产业化 ，但贵金属资源短缺，价格昂贵，相比较而言，非贵金属复合氧化物催化剂原料易得，价格低廉，在一定条件下的活性与贵金属催化剂的活性相当，因 此开发出高活性的复合氧化物催化剂具有重大经济意义和社会意义。
　　 本文立足于提高催化剂的低温活性和选择性，有目的地选取对VOCs具有较高活性的含铜复合氧化物催化剂为研究对象，考察了载体、制备方法以及助剂 对催化剂性能的影响，首次研究了CeO2-ZrO2双组分对CuO/TiO2催化剂的改性作用，研制出乙酸乙酯催化燃烧用高活性催化剂；首次研究了Cu2+掺杂的负 载La-Mn钙钛矿型复合氧化物的VOCs催化燃烧性能，考察了影响催化性能的多种因素，对满足工业应用的催化剂的研制工作具有一定的指导作用。运用多 种现代物理表征手段对催化剂的物相结构、活性物种等进行了详细的表征和探讨，取得了一些有意义的结果：
　　 1.CuO/TiO2体系
　　 (1)首次采用CeO2-ZrO2固溶体改性的TiO2为载体，用浸渍法制备了负载氧化铜催化剂。此催化剂对乙酸乙酯催化燃烧具有较高的活性，并且抑制了反应 过程中大量副产物的生成，成功解决了复合氧化物催化剂上含氧有机物催化燃烧副产物多这一难题。
　　 (2)CuO和CeO2-ZrO2的担载量分别为5wt％和10wt％催化剂的乙酸乙酯催化燃烧活性最高，此系列催化剂与贵金属催化剂相当，并优于所报道的氧化物催 化剂活性。实验结果表明，活性物种CuO的高度分散及其与载体的相互作用对催化剂活性和还原性有明显的影响。
　　 (3)Ce/Zr比值严重影响催化剂性能，只有在适当比值时催化剂才具有高活性和较高的CO2选择性。
　　 (4)VOCs浓度对催化剂活性的影响不明显，说明催化剂能够承受一定的废气进口浓度的波动，因此具有工业应用价值，有望成为催化消除乙酸乙酯等含 氧有机物的优良催化剂。
　　 (5)催化剂的XRD和XPS分析结果表明，CeO2-ZrO2同熔体的添加能有效提高CuO的分散度，并且，Zr4+进入萤石相晶格引起晶格缺陷，这种结构缺陷促进 了氧的流动性以及活性氧在催化剂表面的吸附，从而催化剂还原性和催化活性明显增加。
　　 (6)催化剂的TPR分析结果表明，改性后的催化剂还原性显著提高，CeO2-ZrO2固熔体的添加明显提高了高分散CuO和体相CuO的还原性，ZrO2含量对催化 剂还原性有显著影响。
　　 2.La-Mn钙钛矿体系
　　 (1)浸渍法制备的氧化铝负载钙钛矿型复合氧化物是乙酸乙酯催化燃烧的高活性催化剂，能在较低温度下完全消除低浓度的乙酸乙酯，具有经济实用 ，制备简单，操作窗口宽等特点，适合工业应用。
　　 (2)Cu离子部分取代La-Mn钙钛矿结构中处于B位的Mn离子，引起晶格缺陷和氧空位的增加，加速了晶格氧的流动性，提高了材料的储氧能力，从而，有 效提高了掺杂钙钛矿催化剂的催化性能。此类部分取代的钙钛矿型复合氧化物催化剂具有与贵金属相当的催化燃烧活性。
　　 (3)稳定性实验表明，虽然此系列钙钛矿型催化材料具有较高的结构稳定性，但在反应气氛中，即存在VOCs以及产物水和二氧化碳的条件下，容易发生 结构破坏引起催化剂失活。高温条件下催化剂的失活归因于其结晶度的提高。
　　 3.尖晶石型铁酸盐体系
　　 (1)共沉淀法制备的含Cu，Ni和Co尖晶石型铁酸盐催化剂中，Cu/Fe催化剂具有较高催化燃烧活性，能在较低温度下有效消除低浓度的乙醇。无定型的 CuFe2O4是VOCs催化燃烧的活性物种。
　　 (2)第三组分Co，Cr，Mn组分的添加明显影响了催化剂的性能，Co虽然降低了催化剂的起始活性，却提高了较高温度时的催化活性和CO2选择性，减少了 反应过程中副产物的生成，是VOCs催化燃烧的理想催化剂。Cr降低了高温时CO2的选择性和催化剂的起始活性；Mn对CuFe催化剂的活性和CO2选择性有显 著的抑制作用，主要是由于第三组分的添加影响了尖晶石型铁酸盐的存在状态，或者阻碍了其形成，从而改变了催化剂结构，影响催化活性和选择性。 催化剂活性与铁酸盐尖晶石相的晶格结构和组成密切相关。Cu/Co/Fe三元铁酸盐催化剂是催化燃烧消除低浓度乙醇的高效催化剂。
　　 (3)尖晶石型的Cu/Fe催化剂对不同结构的有机物具有不同的活性，其中乙醇催化燃烧活性和CO2的选择性最高，乙二醇二甲醚次之，乙酸乙酯活性最低 ，主要是不同结构有机物在催化剂上的吸附性能的差异造成了活性的不同。
　　 (4)稳定性实验结果表明，600℃下的老化过程使得Cu/Fe催化剂的乙醇催化燃烧活性下降。XRD和XPS结果结合活性评价表明，CuFe催化剂在较高温度下 失活的主要原因是高分散的尖晶石相在较高温度时发生聚集所至。但在完全转化温度时，催化剂80h寿命实验中未出现失活现象，显示出良好的稳定性。
　　 (5)电子型助剂K。O对催化剂稳定性的提高以活性的降低为代价，而结构不同的有机物在复合氧化物催化剂上的催化燃烧活性显示出明显的差异。
　　 4.Cu-Mn复合氧化物体系
　　 (1)共沉淀法制备的Cu-Mn-Ce-Zr多组分复合氧化物催化剂对乙醇和乙酸乙酯均具有较高的催化燃烧活性和选择性，其催化燃烧性能明显优于贵金属Pd催 化剂和本文共沉淀法制备的铁酸盐催化剂，是催化燃烧消除VOCs的高效催化剂。
　　 (2)制备方法严重影响Al2O3-CeO2-ZrO2负载铜锰催化剂活性，其中两步浸渍法制备催化剂的乙酸乙酯和乙醇催化燃烧活性较高，实验结果表明，分步浸 渍有利于提高表面活性组分的浓度，故而活性较高，负载铜锰复合氧化物催化剂有望成为有机废气催化燃烧有实用价值的高活性催化剂， 9.期刊论文 郭建光.李忠.奚红霞.何余生.王伯光 催化燃烧VOCs的三种过渡金属催化剂的活性比较 -华南理工大学 学报(自然科学版)2004,32(5) 利用浸渍法将过渡金属硝酸盐溶液沉积在γ-Al2O3上,通过焙烧制得三种过渡金属氧化物催化剂CuO/γ-A12O3、CdO/γ-A12O3和NiO/γ-A12O3.通过 催化燃烧销毁乙醇、丙酮和甲苯的实验,对催化剂活性进行了评价.实验结果表明,在催化剂作用下,三种挥发性有机化合物VOCs催化燃烧的起燃温度和完 全燃烧温度都明显低于它们的燃点,其中CuO/γ-A12O3催化剂的催化活性优于CdO/γ-A12O3和NiO/γ-A12O3催化剂,它对丙酮、乙醇和甲苯的催化起燃温 度分别是180,190和230℃,另外对于催化燃烧VOCs,挥发性气体分子的极性越大就越容易被氧化. 10.学位论文 方健才 高湿度条件下铜系负载型催化剂催化燃烧VOCs的研究 2009 挥发性有机化合物VOCs是造成大气污染物的一个重要源头，在已开发的众多治理技术中，催化燃烧法由于能耗小，不会产生二次染而倍受关注，被 视为目前最为有效的VOCs治理技术之_。工业VOCs排放气中常混有大量的水蒸气，易造成催化剂失活而降低VOCs降解效率。本论文主要研制Cu系负载型催 化剂，以甲苯催化燃烧为模型反应，研究反应气体的相对湿度对Cu系负载型催化剂催化氧化VOCs活性的影响。
　　 本文研究了相对湿度对CuO/γ-Al2O3、CuO/γ-Al2O3-Cord和CuO/Cord三种负载型Cu基催化剂催化燃烧甲苯的影响。实验结果表明：气体相对湿度增大 都导致三种催化剂催化氧化VOCs的活性明显下降。当相对湿度大于60％时，三种催化剂对甲苯的催化活性依次为：CuO/Cord>CuO/γ-Al2O3- Cord>CuO/γ-Al2O3；TPD实验结果表明：H2O分子与三种催化剂之间作用力的大小顺序为：CuO/γ-Al2O3>CuO/γ-Al2O3-Cord>CuO/Cord。这表明催化剂 表面与H2O分子的相互吸附作用力越大，其催化活性受水蒸气的影响也就越大，以堇青石为载体的Cu基催化剂具有较强的抗湿性能。
　　 本文研制了La-M-Cu-O/Cord（M为金属氧化物）系列负载型催化剂，讨论了其中M的掺入量以及操作参数对催化剂活性的影响。结果表明，经优化的La- M-Cu-O/Cord催化剂应用于催化氧化甲苯时，可使甲苯转化率达到90％时所需温度仅为265℃；在相对湿度大于90％条件下，甲苯转化率达到90％时所需 温度为272℃，表明此催化剂有着良好的抗水蒸气干扰的性能。这是由于M的掺入一方面降低了催化剂的还原活化能，另一方面使得催化剂活性组分的晶 粒尺寸减小，比表面积增加，进一步提高了催化剂的活性。La-M-Cu-O/Cord催化剂对4种有机物均具有较好的催化活性，对乙酸乙酯和甲醛的催化效率比 甲苯和苯乙烯好。
　　 本文研究了La-M-Cu-O/Cord催化剂催化燃烧甲苯的动力学。进行了微分型反应器催化燃烧甲苯实验，以级数动力学模型、MVK动力学模型对测定的动力 学数据进行拟合，结果显示MVK模型能够较好的描述本反应的动力学行为。催化剂表面还原反应的活化能为17．368 kJ/mol，表面氧化反应的活化能为 24．832 kJ/mol。这表明：与氧化反应相比，催化剂表面还原反应较容易进行，因此可推断，催化剂表面氧化反应将是催化燃烧VOCs的主要控制步骤。 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jycltx200705021.aspx 授权使用：华东理工大学图书馆(hdlgdxtsg)，授权