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VOC废气处理催化燃烧设备

催化燃烧对VOCs废气处理的要求

挥发性有机化合物(VOCs)是指室温下饱和蒸汽压大于70Pa，常压下沸点低于260℃的有机化合物，包括烷烃、芳烃、烯烃、醇、醛、酮、卤代烃等。日常生活中常见的排放源有建筑材料、装修材料、家具钻孔混合物、厨房油烟和机动车尾气排放等。常见的工业来源包括化工、石化行业的废气，电子行业的清洗剂，印刷行业，油漆涂料的生产和使用，工业过程的废气如电厂的锅炉尾气。大部分VOCs有毒有异味，部分VOCs具有致癌性，对人体健康有害。在太阳光的作用下，VOCs还能与大气中的氮氧化物发生光化学反应，产生剧毒的光化学烟雾。近年来，VOCs已成为我国主要的大气污染物之一，与VOCs相关的事故也在逐年增加。因此，VOCs的净化技术已成为环境催化领域的研究热点。

一般来说，VOCs的处理方法可以分为两类:一类是所谓的无损技术，即回收法。一般来说，挥发性有机化合物是通过改变工艺中的温度和压力等物理条件来富集和分离的。这些方法包括活性炭吸附、溶液吸收、冷凝和膜分离。一种是所谓的破坏性技术，即利用化学或生物技术将VOCs转化为二氧化碳、水、氯化氢等低毒性的无机物。这些方法包括直接燃烧、催化燃烧、生物降解、等离子体氧化、光催化氧化和其他常见技术。由于VOCs的种类、浓度和排放方式不同，每种方法都有各自的工艺特点，其处理VOCs的工艺条件和要求也有不同的适用范围和优缺点。比如冷凝工艺适用于高浓度、小风量的VOCs，低浓度、大风量的VOCs处理存在投资大、运行成本高、收益低的缺点。生物方法对VOCs的浓度和种类有很多限制，大部分还属于实验室规模的实验研究，还没有应用到大规模的实际工程中。吸附法对低浓度VOCs废气有很好的处理效果，但可能会将污染从气相转移到固相而导致二次污染。直接燃烧法适合处理VOCs浓度较高的废气，因为其运行温度通常达到800-1200℃时，工艺能耗成本较高，燃烧尾气中容易出现二恶英、NOx等副产物；催化燃烧可以在远低于直接燃烧的温度下处理低浓度VOCs。具有净化效率高、无二次污染、能耗低的特点。这是商业应用中处理挥发性有机化合物的有效方法之一。因此，国内外研究者对催化燃烧催化剂做了大量的相关研究，相关问题是近年来环境催化领域的热点问题。20多年前有非常好的关于催化燃烧研究的评论，最近也有一些简短的英文评论，但很少有深入的中文评论。本文基于作者所在实验室的研究成果，重点分析了近五年来国内外催化燃烧的主要成果，总结了催化燃烧反应中催化剂的活性组分、粒径、载体的作用、水蒸气的影响以及积碳等主要问题的进展。

通常，工业催化剂由活性组分、添加剂和载体组成，其中活性组分及其分布、粒径和催化剂载体对催化效果和寿命有很大影响。用于VOCs的催化剂活性组分可分为贵金属和非贵金属氧化物。贵金属是低温催化燃烧常用的催化剂。它们的优点是活性高，抗硫性好，但缺点是活性组分易挥发，易烧结，容易导致氯中毒，价格高，资源短缺。非贵金属氧化物催化剂主要是钙矾石型、尖晶石型和复合氧化物催化剂，价格相对较低，也表现出良好的催化性能。例如，Caqinite型催化剂在高温下具有良好的热稳定性，而尖晶石型催化剂具有优异的低温活性，但其缺点是催化活性相对较低，起燃温度高。

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