催化氧化技術(shù)作為VOCs廢氣處理工藝之一,因其處理效率高、燃燒溫度低(一般低于350℃),不會(huì)產(chǎn)生NOx等二次污染物、安全節(jié)能等特點(diǎn),在VOCs治理領(lǐng)域發(fā)展前景較好。其中,VOCs催化劑作為催化氧化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),借助VOCs催化劑,VOCs可以在較低的起燃溫度下無(wú)焰燃燒并且在釋放大量熱量,同時(shí)氧化分解成CO2和H2O,因此其前期選擇和后續(xù)高效使用顯得尤為重要。
VOCs催化劑的三個(gè)優(yōu)勢(shì)
1.具有高活性,高活性就是高轉(zhuǎn)化率,也就是在相同轉(zhuǎn)化率時(shí)反應(yīng)溫度越低越好;
2.具有高選擇性,催化反應(yīng)時(shí)由于存在多種產(chǎn)物,此時(shí)目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性越高越好,選擇性達(dá)到100%最理想;
3.具有高穩(wěn)定性或耐久性,可以持續(xù)運(yùn)行而性能不受影響,也就是常說(shuō)的VOCs催化劑壽命。
VOCs催化劑中常見(jiàn)的貴金屬催化劑
含金催化劑
金催化劑可通過(guò)沉積沉淀法、化學(xué)蒸汽沉積和陽(yáng)離子吸附的方法制備。金沉積在金屬氧化物載體上后,形成金絡(luò)合物和納米顆粒對(duì)于氧化反應(yīng)表現(xiàn)出了較高的活性,影響金催化活性的因素主要包括:載體的特性,金的負(fù)載量、制備方法等。
含鈀催化劑
與其他貴金屬催化劑相比,鈀催化劑具有更高的熱穩(wěn)定性。關(guān)于是金屬態(tài)還是氧化態(tài)是催化劑活性的主要貢獻(xiàn)者存在爭(zhēng)論。通常多孔載體由于其Pd穩(wěn)定性,能夠提高催化劑的穩(wěn)定性。弱酸性載體催化劑活性最高。鈀基催化劑在氧化苯、甲苯、二甲苯和甲烷方面比其他貴金屬催化劑和混合金屬催化劑活性高。
含鉑催化劑
由于其高活性和高穩(wěn)定性,鉑催化劑在VOCs催化劑氧化方面應(yīng)用廣泛。金屬氧化物和活性炭是鉑催化劑的主要載體。工業(yè)應(yīng)用受高成本和易中毒的特點(diǎn)受到一定限制,尤其是處理氯化物。在高濕度的環(huán)境下,鉑催化劑容易由于水的吸附而失活。
VOCs催化劑使用注意事項(xiàng)
1.催化床中VOCs催化劑的填充要緊密,以避免氣體短路,導(dǎo)致凈化效率降低。
2.進(jìn)入VOCs催化劑床層的有機(jī)廢氣應(yīng)該在氣體分布和溫度分布上保持均勻。有機(jī)廢氣的濃度應(yīng)在安全范圍內(nèi),避免達(dá)到爆炸極限。
3.進(jìn)入VOCs催化劑的有機(jī)廢氣中氧氣含量應(yīng)大于5%。
4.在催化氧化治理設(shè)施啟動(dòng)之前,應(yīng)將VOCs催化劑床預(yù)熱至300-350℃,然后再導(dǎo)入有機(jī)廢氣。為了確保催化劑的長(zhǎng)期使用,貴金屬催化劑通常在320-450℃的溫度范圍內(nèi)使用,短時(shí)間最高不超過(guò)850℃;稀土非貴金屬催化劑通常在350-400℃以上的溫度范圍內(nèi)使用,短時(shí)間最高不超過(guò)550℃。
5.催化氧化治理設(shè)施正常運(yùn)行時(shí),VOCs催化劑后的溫度應(yīng)高于催化劑前的溫度,溫度差與有機(jī)物濃度正相關(guān)。
6.避免通入含樹(shù)脂、高沸點(diǎn)聚合物、重金屬以及含硫、含氟有機(jī)物等易導(dǎo)致VOCs催化劑中毒的物質(zhì)。
7.催化劑對(duì)丁烷等低沸點(diǎn)的烷烴、石腦油溶劑和二氯甲烷的效果較差,因此在選擇催化燃燒時(shí)應(yīng)預(yù)先了解廢氣成分。
8.在使用催化氧化治理設(shè)施時(shí),應(yīng)記錄各項(xiàng)參數(shù)的情況。