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365bet官方网站: VOCs催化燃烧的决定性影响及治理技术

挥发性有机化合物VOCsCvolatileorganiccompounds)是一类毒性大、污染严重的化学物质。许多VOCs会使人体产生病变,甚至致癌;在光线照射下,VOCs生成光化学烟雾,某些卤代烃可导致臭氧层的破坏。鉴于VOCs污染给地球环境和人类健康带来的灾难性危害,世界各国相继制定了一系列法规,要求消减VOCs的排放量,因此,寻求有效治理技术已成为解决VOCs污染的必由之路。目前VOCs污染控制技术主要有吸附、吸收、冷凝、膜分离、光催化降解、生物降解、等离了体降解、直接燃烧以及催化燃烧技术等。其中催化燃烧技术是   为经济有效的治理技术之一。在VOCS催化燃烧技术中,催化剂性能的优劣对催化效率和降低运行成本有着决定性的影响。

催化燃烧VOCs的常用催化剂主要有贵金属催化剂和金属氧化物催化剂。其中,贵金属催化剂以其优异的催化活性在VOCs催化燃烧中得到广泛的研究和应用,但贵金属价格昂贵、资源缺乏且容易中毒,所以,近年来开发低温高活性、高温稳定且抗中毒能力强的非贵金属催化剂成为研究的热点。本文作者从催化剂制备方法、活性组分种类及其颗粒、催化剂载体等方面对单一金属氧化物及其负载型催化剂、复合金属氧化物及其负载型催化剂以及钙钦一型催化剂影响的研究成果进行了评述,并综述了水蒸气影响催化剂活性的研究成果。

催化剂在实际工业中应用时,会受到废气中水蒸气浓度的影响,废气中的水蒸气主要来自于以下两个方面:一是?365bet官方网站-365bet平台注册?境大气中的水蒸气(我国南方地区在大部分时问里,空气的相对湿度处于60%一85%;二是直接燃烧或催化燃烧反应产生的水蒸气。由于废气中水蒸气的相对湿度一般都大于50%因此,催化剂在实际工业中应用时,其催化燃烧VOCs的活性会受到水蒸气浓度的影响。

水蒸气对催化剂活性的影响通常有两种。在反应温度为3500C时,它们的含量分别是69.1%,1.1%和29.3%,而当水蒸气加入反应体系时,它们的含量分别是充足的,0和0;说明水蒸气加入后与C12反应,使反应正向进行,生成   多的挥发性HC1,减少中问产物C12在催化剂表面活性位上的覆盖,从而减少催化剂失活,提高了催化剂活性。考察了臭氧作为氧化剂时,水蒸气对MnOx/y-A1z03催化剂催化燃烧苯的影响。在反应时问为240min、温度为30℃下,反应体系中没有水蒸气时,苯的转化率从98%降低到20%左右;但当0.7%的水蒸气加入反应体系时,苯的转化率从98%降低到40%左右,水蒸气的存在提高了催化剂活性。经TPO及FTIR分析说明水蒸气   了覆盖在催化剂表面活性位的中问副产物甲酸盐和O3的反应。

其二是水分了与VOCs分了在催化剂表面活性位上竞争吸附,覆盖催化剂表面活性位、或降低催化剂表面中强度的B酸酸位(一般认为该酸位是催化燃烧VOCs的活性位)或几种作用共存,从而降低了催化剂活性。如当进样体系中水蒸气浓度从0增加到10%时,由于水蒸气分了与甲苯分了在催化剂表面活性位上竞争吸附,即使在反应温度高达300℃下,催化氧化甲苯的转化率亦从85%?365bet官方网站-365bet平台注册?降到62%左右。由于水分了在催化剂表面的竞争吸附,3种催化剂Cu0午A1z03,Cu0/Si0:和Cu0/TiOz催化燃烧苯乙烯的活性都受水蒸气影响,它们的活性都随水蒸气浓度的增加而降低。当进样体系中水蒸气浓度从0增加到2%时,在反应温度为200℃下,VOx/TiOz催化燃烧C1VOC的转化率能从48%下降到6%,转化率下降了42%。

值得注意的是,在该体系中,水蒸气除了对中问副产物C12有   的去除作用外,其   主要的副作用是降低了催化剂表面中强度的B酸酸位,减少了CVOCs分了在催化剂表面的吸附与反应。由于后者起主导作用,因此即使水蒸气去除了催化剂表面的副产物Cl2,但催化剂活性还是随水蒸气浓度的增加而降低。与此同时,水蒸气抑制了CeOz催化剂催化燃烧TCE的活性,认为虽然在该体系中水蒸气与副产物C12反应生成挥发性HC1,对整个催化反应是有利的,但由于这种作用与它占据催化剂表面活性位、抑制TCE分了在其上的吸附与反应相比较小。


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