VOCs催化氧化原理及催化劑失活分析
催化燃燒是典型的氣固催化反應(yīng),其本質(zhì)是活性氧參與深度氧化。
在催化燃燒過(guò)程中,催化劑的作用是降低反應(yīng)活化能,富集催化劑表面的反應(yīng)物分子,提高反應(yīng)速率。在催化劑的幫助下,有機(jī)廢氣可以在低起燃溫度下無(wú)焰燃燒,氧化分解成CO2和H2O,同時(shí)釋放出大量的熱量。
催化燃燒特性
1、起燃溫度低,節(jié)能
與直接燃燒相比,有機(jī)廢氣催化燃燒具有起燃溫度低、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,不需要外部供熱。
2、應(yīng)用范圍廣
催化燃燒可以處理幾乎所有的烴類有機(jī)廢氣和惡臭氣體。吸附-催化燃燒法對(duì)有機(jī)化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多組分、無(wú)回收價(jià)值的廢氣有較好的處理效果。
3、處理效率高,無(wú)二次污染
催化燃燒法處理的有機(jī)廢氣凈化率一般在95%以上,最終產(chǎn)物為無(wú)害的CO2和H2O(雜原子有機(jī)化合物等燃燒產(chǎn)物)。由于燃燒溫度低,可以大大減少NOX的生成,所以不會(huì)造成二次污染。
催化劑失活原因
隨著時(shí)間的延長(zhǎng),催化劑的活性會(huì)逐漸降低,直至失活。催化劑失活有三種主要類型。(1)催化劑完全失活。使催化劑失活的毒物包括快速和慢速作用的毒物。速效毒物主要包括磷和砷,緩效毒物包括鉛和鋅。通常,催化劑失活是由于毒物和活性組分結(jié)合或熔化成合金。對(duì)于速效毒物,即使少量也能迅速使催化劑失活。(2)催化反應(yīng)的抑制。鹵素和硫的化合物很容易與活性中心結(jié)合,但這種結(jié)合是相對(duì)松散的、可逆的和暫時(shí)的。當(dāng)廢氣中的這些物質(zhì)被去除時(shí),催化劑活性可以恢復(fù)。(3)沉積覆蓋活動(dòng)中心。不飽和化合物的存在會(huì)導(dǎo)致積碳。此外,陶瓷粉塵、氧化鐵化合物和其他顆粒物也會(huì)影響催化劑的吸附和解吸能力,導(dǎo)致催化劑活性下降。
如何防止催化劑失活
防止催化劑活性衰減,可采取以下相應(yīng)措施:(1)根據(jù)操作程序正確控制反應(yīng)條件;(2)當(dāng)催化劑表面燒焦時(shí),應(yīng)吹入新鮮空氣以提高燃燒溫度并燒掉燒焦的表面;(3)廢氣預(yù)處理,去除毒物,防止催化劑中毒;(4)改進(jìn)催化劑的制備工藝,提高催化劑的耐熱性和耐毒性。