RCO催化燃燒裝置中使用的催化劑起什么作用

 

揮發(fā)性有機(jī)化合物的修復(fù)技術(shù)有多種，應(yīng)根據(jù)加工廠的具體情況進(jìn)行有效選擇。有機(jī)化學(xué)中各種修復(fù)技術(shù)的集成將成為未來的熱點(diǎn)。其中，催化燃燒技術(shù)因其起燃溫度低、適用范圍廣、無污染而成為***有前途的有機(jī)廢氣處理技術(shù)之一。

 

貴金屬催化劑作為揮發(fā)性有機(jī)化合物催化燃燒的核心，具有***異的催化性能，但其應(yīng)用受到價(jià)格昂貴的限制。如何有效提高貴金屬的毒性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)相同性能的貴金屬超低負(fù)載將是未來的研究方向。非貴金屬催化劑雖然便宜，但性能不如貴金屬催化劑。未來的研究方向應(yīng)該是提高它們的催化活性。如何降低多組分揮發(fā)性有機(jī)化合物在反應(yīng)過程中的競爭吸附，將是催化燃燒技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)。

 

催化劑燃燒是有機(jī)氣體在催化劑表面低溫?zé)o焰燃燒，分解成二氧化碳和水蒸氣，放出熱量。催化燃燒技術(shù)的核心是催化劑，要求點(diǎn)火溫度低、溫窗寬、熱穩(wěn)定性***、機(jī)械強(qiáng)度高。根據(jù)具體應(yīng)用多組分的不同，催化燃燒裝置中的VOCs金屬催化劑可分為兩類:一類是貴金屬催化劑，包括Pt、Pd、Au等。；另一種是非貴金屬催化劑，包括銅、錳、鈰、鈷、鐵等。

 

貴金屬催化劑

 

貴金屬催化劑因其高催化活性和低起燃溫度而被廣泛用于脫除揮發(fā)性有機(jī)化合物。黃等將鈀、鉑、金、銀、銠負(fù)載在Y-A1203載體上，用于兩個(gè)鄰體之間的催化燃燒反應(yīng)。結(jié)果表明，在相同的工作條件下，催化性能順序?yàn)殁Z>鉑>銀>銠>金；Jung等人還在A1203上負(fù)載了鈀、鉑和釕，并觀察了它們對甲醇的催化燃燒性能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的完全轉(zhuǎn)化溫度分析，其催化性能的***小順序?yàn)殂K>釕>鈀，這與黃的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同，說明不同反應(yīng)物的催化劑性能存在一定差異。

 

除了活性組分的種類外，載體表面負(fù)載活性組分的方法對催化劑催化氧化揮發(fā)性有機(jī)化合物也有一定的影響。例如，沃奇克等人通過微波加熱和共浸漬制備了鉑/鋅A10用于蝶啶的催化氧化。結(jié)果表明，微波加熱有助于鉑顆粒在低負(fù)載下的分散，用該方法制備的催化劑***于共浸漬法。在貴金屬催化劑中，鉑和鈀催化劑被頻繁地研究和應(yīng)用，金催化劑也在一定程度上被研究。

 

雖然貴金屬催化劑在催化燃燒裝置的揮發(fā)性有機(jī)化合物水平上具有許多***勢，但在水蒸氣和鹵素的存在下，貴金屬催化劑會中毒和降解。由于貴金屬催化劑耐熱性差和抗毒副作用差的缺點(diǎn)，長期以來不可能徹底考慮有機(jī)化學(xué)工業(yè)中日益嚴(yán)格的廢氣法規(guī)。

 

非貴金屬催化劑

 

非貴金屬過渡金屬比貴金屬活性低，通常通過摻雜或添加其他金屬氧化物形成多組分復(fù)合金屬氧化物催化劑。復(fù)合金屬氧化物催化劑通常顯示出比單組分金屬氧化物催化劑更高的活性和更***的穩(wěn)定性。非貴金屬過渡金屬比貴金屬活性低，通常通過摻雜或添加其他金屬氧化物形成多組分復(fù)合金屬氧化物催化劑。復(fù)合金屬氧化物催化劑通常顯示出比單組分金屬氧化物催化劑更高的活性和更***的穩(wěn)定性。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，銅錳復(fù)合氧化物催化劑，尤其是低濃度銅摻雜氧化錳，在甲苯催化燃燒中比單組分催化劑具有更***的性能。根本原因是銅和錳之間有很強(qiáng)的協(xié)同作用，***別是在催化活性***的中型銅錳復(fù)合催化劑中。這種協(xié)同效應(yīng)可以在許多復(fù)合金屬氧化物催化劑之間產(chǎn)生，如氧化錳鈰、氧化錳銅、氧化鈰銅等。這些復(fù)合金屬氧化物在相互作用過程中會形成尖晶石結(jié)構(gòu)或鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。