催化燃燒中,與直接燃燒相比催化劑的存在使有機(jī)物在熱破壞時(shí)僅需更少的保留時(shí)間和更低的溫度,催化濃度范圍廣,幾乎可以處理所有的烴有機(jī)廢氣及惡臭氣體,凈化率一般都在95%以上,催化劑的種類按活性成分不同大體可分為三大類。
貴金屬催化劑
Pt、Pa、Ru等貴金屬對(duì)烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且適用范圍廣、催化劑壽命長(zhǎng)、便于回收,因次在處理有機(jī)廢氣中較為常用。
用乙二醇二甲醚蒸氣和甲苯蒸氣作為催燃燒氣,探究了3種不同鈀-鎳合金負(fù)載型催化劑對(duì)有機(jī)廢氣催化燃燒效果的影響,并用SEM和EDS對(duì)催化劑進(jìn)行表征,結(jié)果顯示,鈀含量的改變對(duì)催化劑的活性影響很大,0.5%和0.8%Pd/Ni合金基燃燒催化劑在210~240℃溫度區(qū)間可使1600mg/m3的甲苯廢氣和40000mg/m3的乙二醇二甲醚廢氣轉(zhuǎn)化率達(dá)95%,具有優(yōu)良的催化燃燒效果。王筱喃等采用FRIPP自主研發(fā)的Pt,Pd催化燃燒催化劑對(duì)單組分及多組分關(guān)鍵有機(jī)模擬廢氣進(jìn)行了催化燃燒實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用Pt/Pd催化燃燒催化劑處理的含苯系物有機(jī)廢氣的最佳溫度為250℃,床層空速為20000h-1,含苯系物的有機(jī)廢氣的去除率可達(dá)97%以上。
過(guò)渡金屬氧化物催化劑
過(guò)渡金屬氧化物作為一種氧化性較強(qiáng)的催化劑,對(duì)CH4等烴類和CO均具有較高的催化活性,同時(shí)催化劑的成本較低,常見(jiàn)的有CoOX、CuOX和MnOX等催化劑。
用檸檬酸(CA)溶膠-凝膠法制備了不同錳Mn/(Ce+Mn)物質(zhì)的量比的CeO2-MnOx催化劑,在氯乙烯有機(jī)廢氣的催化燃燒模型反應(yīng)中,研究了制備條件和反應(yīng)條件對(duì)制備CeO2-MnOx催化劑性能的影響,結(jié)果表明當(dāng)CA:Mn:Ce=0.3:0.5:0.50時(shí),制備的CeO2-MnOx催化劑活性最好,在10000~30000h-1床層空速和0.05%~0.15%的低濃度氯乙烯催化燃燒反應(yīng)中均具有良好的效果。大連理工大學(xué)研制的含MnO2催化劑,在一定的條件下可以脫除CH3OH蒸氣,并對(duì)C2H4O、C3H6O、C6H6蒸氣的清除也有很好效果。
復(fù)合氧化物催化劑
復(fù)氧化物相較于單一氧化物由于其各組分間存在結(jié)構(gòu)或電子調(diào)變等相互作用,其催化活性較高。主要有以下兩大類:一、鈣鈦礦型復(fù)氧化物:稀土與過(guò)渡金屬氧化物形成的具有天然鈣鈦礦型復(fù)合氧化物,一般通式為ABO3,常見(jiàn)的有LaMnO3和BaCuO2等;二、尖晶石型復(fù)氧化物:通式為AB2X4是一種重要的復(fù)氧化物結(jié)構(gòu)類型,尖晶石型催化劑具有突出的深度氧化催化活性。黃海鳳等采用ZrO2、SiO2、MgO、Al2O3和TiO2和為載體,通過(guò)浸漬法制備了三元復(fù)合氧化物Cu-Mn-Ce(CMC)的負(fù)載型催化劑,以甲苯和丙酮作為催化燃燒氣,研究了該催化劑的催化燃燒活性。結(jié)果表明,純CMC催化劑的鈰基固溶體結(jié)構(gòu)具有良好的催化活性,其中TiO2和ZrO2作為載體時(shí),CMC的高溫?zé)岱€(wěn)定性最好,這是由于TiO2和ZrO2較好的保持了該催化劑的活性固溶體結(jié)構(gòu);而當(dāng)SiO2和Al2O3作為載體時(shí),其表面羥基和大比表面積不利于CMC活性固溶體結(jié)構(gòu)的形成,以MgO作為載體時(shí),Mn,Cu等過(guò)渡金屬其發(fā)生相互作用而使CMC的活性結(jié)構(gòu)被破壞,催化活性降低。