[深圳废烟气处理环保设备厂家]VOCs废气处理催化燃烧技术

在我国，VOCs已被系统地作为污染物进行防治，国内外对VOCs的治理技术也进①行了大量的研究和实践。VOCs,有多▲种处理技术，应根据应用工厂的实际情况进行合理选择。专家认为，催化燃↘烧技术具有起燃温度低、应用范围广、无二次污ξ　染等优点，已成为最有前途的VOCs处理技术之一。

挥发△性有机化合物VOCs是主⊙要的空气污染物质之一，可产生光化学烟雾，也是PM2.5的重要前▓体。VOCs的处理技术主ㄨ要分为两类：回收和销毁。在这些处理技术中，催化燃烧技术因其起燃温度低、适用范围▃广、无二次污染而成为最有前途的处理技术之一。概述了VOCs,的处理技术，重点介绍了VOCs催化燃烧的研究进展

0简介

挥发性有机化合物VOCs是指在室温下饱和蒸汽压大于7OPa，在○常压下沸点低于260的有机化合▓物。VOCs,有很多种，大部分都有刺鼻的气味，会导致中毒和←致癌，而VOCs是光化学烟雾和大气颗粒物PM的重要来源。作为中国的制造业大国，VOCs的排放量已居世界首位，其中工业生产排】放的VOCs,由于排放＠ 浓度高、持续时间长、污染物种类多、对区域空气质量影响大，急需治理。

为了有效控制VOCs,的污染，国家制定了一系列的法律法规。2016年1月1日生效的《大气污染防治法》修订◆版首次将VOCs纳☆入监管范围。与此同时，VOCs首次被纳入国家发展计划。“十三五”期间，重点地区和重点行业排放总№量下降10%以上，VOCs总量估计超过1000万吨。目前，中国VOCs排放较高的地区主要是经济和工业发达的京津唐、长三角和珠三角。VOCs逐渐成为这些地区空气污∮染控制的重点。深圳率先在VOCs,收取排●污费，收费标准为20元/公斤，最高为40元/公斤。截至目前，深圳、上海、河北、江苏等16个省市相继出台了挥发性有机污染物的收集细则。

1废气处理技术

在中国，VOCs作为一种污染物已经开始系统的防治，国内外对VOCs处理技术进行了大量的研究和实践。环境保护部还在VOCs,收集和筛选了一批先进的污染防治技术，并编制了《2016年全国先进污染防治技︼术目录VOCs防治场)》，其处理技术主要分为回收和销毁。

1.1回收技术

通常，回收技术是通过改变温度或压力等物理方法分离有机物，包括吸收、吸附、冷凝、膜︼分离等技术。回收的VOCs经简单净化或集中处理后ω可重复使用。

吸收技术是用非挥发性有机溶剂吸收废气，并将VOCs溶解在溶╳剂中。当有机废◆气流量大、浓度高时，可采用该技术，但吸收剂循环运行的高运行成本限制了该技术的发展。吸附技术是利用活性炭、分子筛等多种吸附材料将废气中的VOCs吸附在吸附剂表面，从而达到分离的目的。虽然吸附技术被广泛使用，但它只适用于低浓度的VOCs,高浓度的VOCs会导致吸附剂的频繁再生，这不仅增加了废气处理的成本，而且在再生过程中有VOCs逃逸的危险。冷凝技术是指增加系统压¤力或降低系统温度，使气体∮中的VOCs冷凝成液体，从而将〒其去除。然而，冷凝过程需要低温和高压，这消耗了大量的能量。然而，该技术对低浓度、低沸点VOCs的净化效果并不理想。膜分离技√术是利用空气和VOCs之间【渗透能力的差异或依靠膜的选择性来分离气体混合物中的不同分子。然而，由ζ于渗透膜价格昂贵，它主要用于回收有价值的有机化合物。

1.2销毁技术

销毁技术利用微生物、热量或催化剂等化学或生化反应将有机物分解成无毒无害的∩小分子化合物，如无污染的水和二氧化碳，包括生物ω　技术、热焚烧、光催化和催化燃烧技术。

生物技术的本质是微生物在新陈代谢中将废气中的有机物分解成二氧化碳和水，同时为自己提供能量。然而，微生物对生存环境有严格的要求，生化反应◤的速率相对较低。热◥焚烧技术是指将废气温度提高到燃点，将VOCs迅速燃烧成无害气体。该☆方法工艺简单，处理效率高，但在燃烧过程中，能耗巨大，高温产生的氮氧化物和有机物不完全燃烧产生的二恶英会对环境造成二次污染。光催化技术利用光催化剂将VOCs分解成水和二氧化碳。由于光催化■反应速度慢，效率低，所以没有得到广∞泛应用。催化燃烧技术◢是指在低于燃点的温度下，VOCs在催化剂表面快速氧化成水和二氧化碳。该技术具有起燃温度低、适用范卐围广、无二次污染等优点，已成为最有前途的VOCs处理技术之一。

1.3组合技术

由于VOCs不★同行业的类型、浓▲度和性质不同，仅使用一种处理技术很难实现高效率，因此许多技术往往是有ω　机结合的。这种联合处理技术具有很强的针对性和互补性，其处理效果远远优于单一处理技术，其中应用最广泛的技术是⊙吸附浓缩技术与热焚烧或催化燃烧技术的结合。在该组合技术中，气体的吸附和再生过程通过转轮的旋转在沸石转轮上同时完成，低浓度、大风量的有机废气被浓缩成高浓度、小流量的浓缩气体，浓缩后的VOCs进入再生焚烧炉焚烧或催化燃烧成水和二氧化碳。

这些VOCs处╳理技术各有优缺点，在过程中应根据具体情况※选择哪种技术。尽管催化燃烧技术不能回收有用的VOCs并受其浓度和流量的限制，但它仍然是控制VOCs的最有效方法之一

2VOCs的催化燃烧处理

催化燃烧是有机气体在较低温度■下在催化剂表面的无▃焰燃烧，分解成二氧化碳和水蒸气并释放热量。催化剂的※核心

贵金属催化剂因其高催化活性和低起燃温度而广泛应用于挥发性有机化合物消除反应。Huang等人在^yA1203载体上负载Pd、Pt、Au、Ag和Rh用于邻二甲苯的催化燃烧反应。结果表明，在相同的︾工作条件下，催∮化性能等级为PdPtAgRhAuJung等人还在A1203上负载了钯、铂和钌，以观察它们对甲醇的催化燃烧性能。从实验结果的完全转化温度分析，它们的催化性能顺序№为PtRuPd，这与黄的实验结果不同，表明不同反应物的催化』剂性能存在一定差异。

除了活性组分的种类之外，在载体表面负载活性组分的方法对VOCs的催化氧化也有一定的影响，例如，Walerczyk等人分别通过微波加热和共浸渍制备了用于异丁烷催化氧化的Pt/ZnA10。发现微波加热有助于铂颗粒在低负载下的分散，使该方法制备的催化剂性能优于共浸渍法。在♂贵金属催化剂中，铂和钯催化↙剂是研究和应用最多的，金催化剂也有一定的研究⊙♂。Aboukais等人通过比较不同制备方法制备的Au/CeO:催化剂的理化性质和催化性能，认为活性金属的高氧化态是其高催→化活性的主要原因，也是影响Au/CEo催化剂性能的主要原因」。当银催化剂用≡于催化VOCs,燃烧时，其催化性能并不突出，但主要用于等离子体协同催化处理VOCs。

虽然贵金【属催化剂在VOCs,催化燃烧中具有许多优点，但在蒸汽和卤素存在下，贵金属催化剂会中毒和失活。贵金属催化剂存在热稳定性差、抗毒性》差等缺点，不能完全满足日益严格的有机废气排放要求。

2.2非贵金属

非贵金属过渡金属的活性低于贵金属，它们通常通过相互掺杂或添加其他金属氧化物形成多组分复合金属氧化物催化剂。复合金属氧化物催化剂比单组分金属氧化物催化剂显示出→更高的活性和更好的稳定性。顾欧云等以氧化铜和氧∏化锰为活性组分，通过相互掺Ψ 杂催化甲苯的燃烧。实验结果表明，铜锰复合氧化物催化剂，尤其是低浓度铜掺杂的氧化锰，对甲苯燃烧的催化性能优于单组分催化剂。其根本原因是铜和锰△之间有很强的相互作用，特别是在催化活性较好的催化剂中形成了结晶度较低的尖晶石结构。许多复合金属氧化物催化剂都能产」生这种协同效应，如氧化锰、氧化锰铜、氧化铈等。这些复合金属氧化物在相互作用过程中会形成尖晶石结构或钙钛矿结构。

尖晶石催█化剂具有良好的活性和稳定性。为考察异丙醇的催化性能Ψ，Hos.seini等人制备了Mcr2o4 (m: co，Cu，Zn)尖晶石催化剂，其中Zncr2O的催化性能←最好，这可能是由于ZncrO和ZnCrO之间的协同作用，使催化剂表面产生大量的表面氧和Cr(一Cr6)活性对，促进了反应的进行。然而，锌铬氧和铜钴的活性在15小时内▽没有明显下降，其良好的★稳定性归因于表面出现大量的铬离子。

Rezlescu等人通过比较一系列尖晶石结构和钙钛矿结构催化剂对丙酮燃烧的性能，发现钙钛矿结构催化剂的T95为300cC，在此温度点，尖晶石结构催化剂的活性仅为70%，这与钙钛矿的特定空间结构密不可分。在钙钛矿结构中，B位是过渡元素离子，是催化↘剂的活性位。位离子通常是稀土元素或碱土金属元素，用于保持钙钛矿骨架结构的稳定性。然而，位元素价态的变化会影响B16位元素的价态，从而间接影响钙钛矿△催化剂的性能。此外，A位和B位都可⊙以掺杂离子，导致各种畸变和晶格畸变

水蒸气对过◥渡金属催化剂的性能影响很大。当李等人用▆CuMnO催化甲苯氧化时，当反应气体中加入少量水蒸气时，其活性明显下降，因为气体中的水分子会吸附在ξ活性位上而难以脱附【，导致大量活性位可以催化甲苯氧化，从而降低了催化剂的性能。

2.3多组分挥发性有机化合物的催化燃烧

大多数研究仅使用单一VOCs气体进行性能测试，但∞实际工业生产中排放的废气往往含有多种VOCs组分，多组分VOCs混合催化氧化不同于单组分VOCs氧化。在多组分反应中，低燃点组∑分反应产生的热量可以为后续反应提供能量〓，从而提高各组分的转化率。

然而，当何等使用钯/SBA-15催化剂催化苯、甲苯和乙〖酸乙酯的混合气体时，发现混合气体的活性低于单一气体。金等用钯/铬：氧-氧化锆催化氧化甲苯、乙酸乙酯和二氯甲︼烷，发现其性能不如单组△分气体的催化氧化。这是因为VOCs在催化剂上催化氧化的活性位点是相同的，所以在催化⊙过程中，不同的VOCs,之间会有竞争吸附，这将导致各组分活性的降低，这也是VOCs催化燃烧技术中的一个主要问题。

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