催化燃燒的基本原理:
催化燃燒是典型的氣-固相催化反應(yīng),其實(shí)質(zhì)是活性氧參與深度氧化作用。在催化燃燒過(guò)程中,催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能,同時(shí)使反應(yīng)物分子富集于催化劑表面,以提高反應(yīng)速率。借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下發(fā)生無(wú)焰燃燒,并氧化分解為二氧化碳和水,同時(shí)放出大量熱。
催化燃燒的特點(diǎn):
1 起燃溫度低,節(jié)省能源。
有機(jī)廢氣催化燃燒與直接燃燒相比,具有起燃溫度低、能耗低的顯著特點(diǎn)。在某些情況下,催化燃燒達(dá)到起燃溫度后便無(wú)需外界供熱。
2 適用范圍廣
催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類(lèi)有機(jī)廢氣及惡臭氣體。對(duì)于有機(jī)化工、涂料、橡膠等行業(yè)排放的低濃度、多成分、無(wú)回收價(jià)值的廢氣,采用吸附-催化燃燒法的處理效果。
3 處理效率高,無(wú)二次污染
用催化燃燒法處理有機(jī)廢氣的凈化率一般都在95%以上,終產(chǎn)物為無(wú)害的CO2和H2O(雜原子有機(jī)化合物還有其他燃燒產(chǎn)物),且由于燃燒溫度低,能大量減少NOX的生成,因此不會(huì)造成二次污染。
催化劑及催化燃燒動(dòng)力學(xué)
1 催化劑種類(lèi)
燃燒型催化劑的種類(lèi)比較多,按活性成分大體可分為貴金屬催化劑、過(guò)渡金屬氧化物催化劑和復(fù)氧化物催化劑3大類(lèi)。
1. 1 貴金屬催化劑
Pt、Pd、Ru等貴金屬對(duì)烴類(lèi)及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且使用壽命長(zhǎng)、適用范圍廣、易于回收,因而是常用的廢氣燃燒催化劑。如我國(guó)早采用的Pt2Al2O3催化劑就屬于此類(lèi)催化劑。但由于其資源、價(jià)格昂貴、耐中毒性差,因此,人們一直在努力尋找替代品,盡量減少其用量。
1. 2 過(guò)渡金屬氧化物催化劑
作為貴金屬催化劑的取代品,氧化性較強(qiáng)的過(guò)渡金屬氧化物對(duì)CH4等烴類(lèi)和CO的氧化都具有較高的催化活性,同時(shí)成本較低,常見(jiàn)的有MnOx、CoOx和CuOx等催化劑。含MnO2催化劑,在條件下能消CH3OH蒸汽,對(duì)C2H4O、C3H6O、C6H6 蒸汽的也很有效果。
1. 3 復(fù)氧化物催化劑
一般認(rèn)為,復(fù)氧化物之間由于存在結(jié)構(gòu)或電子調(diào)變等相互作用,其催化活性比相應(yīng)的單一氧化物要高。復(fù)氧化物催化劑主要有兩大類(lèi)。