催化燃烧催化剂的作用和机理

通常VOCs的自燃烧温度较高，通过催化剂的活化，可降低VOCs燃烧的活化能，从而降低起燃温度，减少能耗，节约成本。另外，一般（无催化剂存在）的燃烧温度都会在600℃以上，这样的燃烧会产生氮氧化物，就是常说的NOx,这也是要严格控制的污染物。催化燃烧是没有明火的燃烧，一般低于280℃，不会有NOx生成，因此更为安全和环保。

催化燃烧反应原理是有机废气在较低温度下在催化剂的作用下被完全氧化和分解，达到净化气体目的。催化燃烧是典型的气固相催化反应，其原理是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低反应的活化能，同时使反应物分子富集在催化剂表面上以提高反应速率。借助于催化剂，有机废气可以在较低的起燃温度下无焰燃烧并且在释放大量热量，同时氧化分解成CO2和H2O。

一、催化燃烧催化剂的种类

催化燃烧催化剂主要包括贵金属催化剂、非贵金属催化剂、抗硫抗氯催化剂等等。

1.贵金属催化剂：金属催化剂具有较高的催化活性和选择性，常见的有铂、钯、铑等。其中铂、钯常用于工业废气处理；钯、铑常用于汽车尾气净化。

2.非贵金属催化剂：非贵金属催化剂以CU和MN为主要活性组分，对醇、醚、酯类等含氧VOCs具有非常高的催化活性。

3.抗硫抗氯催化剂：主要用于橡胶、石化、化工及制药等含硫含氯VOCs废气以及常规VOCs废气处理。

二、催化剂失活

目前催化剂的失活主要包括以下几种情况：催化剂结焦、催化剂中毒、催化剂烧结、催化剂机械磨损等，而温度对催化剂的失活影响较大，工作温度越高，老化的速度越快。

1.催化剂结焦：催化剂在使用中会存在因积碳覆盖活性位、堵塞孔道而造成失活。

2.催化剂中毒：催化剂中毒分为物理中毒及化学中毒，物理中毒一般是粉尘等沉积在催化剂表面遮盖活性中心位，这种中毒一般通过吹扫及清洗等物理方法即可恢复活性，而化学中毒一般为杂质分子与催化剂活性物质发生不可逆反应，生成无活性物质，中毒物质一般为含S、Cl、P等。

3.催化剂烧结：这种情况即高温引起催化剂结构和性能的变化，一般考虑为催化剂比表面积降低及贵金属原子迁移/微晶迁移。

贵金属原子迁移/微晶迁移：贵金属通过碰撞和聚结在表面迁移而产生烧结，一般通过表面改性提高活性组分的分散可以降低贵金属氧化物的表面烧结。

以下为示例图片：

三、催化剂失活的防治

   针对催化剂活性的衰减，可以采取下列相应的措施：

   按操作规程，正确控制反应条件；当催化剂表面结碳时，通过吹入新鲜空气，提高燃烧温度，烧去表面结碳；将废气进行预处理，以除去毒物，防止催化剂中毒；改进催化剂的制备工艺，提高催化剂的耐热性和抗毒能力。

四、催化剂的选择

   目前,使用具有代表性的催化剂有铂、钯系列。两者的催化温度是不同的，铂比钯的催化温度低，活性高于钯。铂最低的有机溶剂的催化温度为200℃,像甲醇、甲醛等就可完全氧化。一般催化温度在300℃才能完全氧化的有机溶剂有甲酚、醋酸等。所以催化温度的选择，首先取决于有机溶剂的成份，这样才能正确保证净化率和活性的持久性。

   实际证明，催化温度保证在300℃以上时，大部分有机溶剂就可以完全氧化。个别有机溶剂必须在350℃以上才能氧化。因此，在选择催化温度前，必须了解有机废气中有机成份，不能一概而论。如果随意选择温度，那很容易造成不完全氧化，使有机溶剂的微粒子吸附催化剂载体的表面，久而久之，催化剂的活性就下降。直接影响净化率的转化。这种现象就是大家所经常碰到的催化燃烧开始时净化率高，而过了一段时间后效果不明显。其实，真正能掌握催化燃烧技术的工作者和企业，完全可以避免这种现象。