VOCs处理技术调研分析(5)
传统的γ-Al2O3涂层具有比表面大,易吸附活性组分(H2PdCl4、H2PtCl6等)等优点,因此得到了普遍的应用,是最常用的蜂窝陶瓷涂层。但是由于γ-Al2O3在高温环境下容易发生相变,转变成热力学上稳定的α-Al2O3,引起比表面积的大幅度减小,使得催化剂的活性降低;而且在高温下,涂层容易发生烧结,并且出现裂缝和脱落现象。为改善氧化铝的热稳定性,人们通过添加La2O3、BaO、CeO2基复合氧化物等以抑制氧化铝的烧结及相变。 鉴于γ-A12O3涂层的缺点,人们已经将目光转移到研究新的更合适的VOCs催化剂涂层材料上,如SiO2、TiO2、YSZ(Y稳定的ZrO2)、SnO2、La2O3等。 (3)活性组分 活性组分是整体式催化剂最核心的组成部分,直接影响催化效果。活性组分有两类:一类是贵金属,如Pt、Pd、Rh等;另一类是非贵金属,如Cu、Cr、Mn等。根据催化剂所使用的活性组分,可将催化剂分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂。 目前用得最多的是Pt和Pd两种。贵金属催化剂的初始活性很好,主要表现如下:启燃温度低、完全燃烧温度与启燃温度相差很小,即活性随温度上升很快。而且由于Pt和Pd能负载在比表面积相当大的载体上,且能高度分散,所以仅用少量贵金属(0.1-0.5wt%)就可以达到好的催化活性。但这类催化剂也存在一些缺点,主要是价格高、资源有限等。一般认为,贵金属催化剂的高活性与活化H2、O2、C-H和O-H键的能力有关联。对于负载型Pd催化剂的失活原因,一般认为有以下几种:载体(如γ-Al2O3)烧结,形成尖晶石;Pd或者PdO烧结及PdO的分解(PdO→Pd+1/2O2)。 与贵金属催化剂相比,过渡金属催化剂的性能主要表现在:启燃温度比贵金属催化剂高;完全燃烧温度(T90%)与启燃温度(T10%)相差很大,即活性随温度升高上升缓慢。有些催化剂的启燃温度虽然低,但是完全燃烧温度却较高。尽管目前过渡金属氧化物催化剂的热稳定性取得了较大的提高,但是主要问题仍然没有解决。用于VOCs催化燃烧催化剂的非贵金属一般都是化学元素周期表中第四周期的Cr、Mn、Fe、Co、Cu等元素的氧化物。目前研究最多的非贵金属催化剂主要是钙钛矿型催化剂。钙钛矿催化剂都具有钙钛矿(分子式为ABO3)结构。A多为La,B多为Fe、Co、Mn等过渡金属。 2.1.3催化燃烧催化剂评价体系 催化燃烧装置就是把有机废气预热到启燃温度,在催化剂的作用下生成无毒的二氧化碳和水,放出大量的热。催化剂的性能主要参数为:启燃温度、空速指标、抗中毒功能及使用寿命。启燃温度直接影响能耗;空速指标反映催化剂的承受风量指标;抗中毒主要对有毒元素达到一定量的指数,使用寿命反映在同等条件下的使用寿命年限。 催化活性测试在常压微型固定床反应器中进行,催化剂用量约300mg。反应气组成(体积百分比):(1)对于用浸渍法和共沉淀法制备的样品CH41%,O220%,N279%,空速50000ml/g.h。(2)对于用溶胶-凝胶法制备的样品CH44%,O217%,其余为N279%,空速6.0×104ml/g.h。反应产物用气相色谱仪在线分析,氢火焰(FID)检测,柱温80℃,Y5分子筛分离柱,柱长2m。催化剂活性用甲烷转化率在10%,50%和90%时所对应的温度T10%,T50%和T90%表示。其中T10%定义为甲烷催化燃烧的启燃温度。 具体操作:准确称取定量的催化剂和等量的石英砂,均匀混合后装入直径为Φ=8mm的石英管微型反应器中,催化材料床层高度20mm。通入反应气一定时间达到平衡后,再以4℃/min速度进行程序升温,考察200-820℃之间不同温度下的甲烷燃烧催化活性。
1质量流量计 2混合器 3带加热炉的固定床微型反应器 4温控仪 5热电偶 6除水器 7六通阀 8气相色谱 9数据处理系统 2.2吸附技术 2.2.1回收工艺 目前,VOC的回收方法主要有:吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法,通常将吸附与冷凝法连用,吸附剂首选活性炭,因为活性炭具有吸附能力强,耐酸碱、耐热,原料充足、易再生的优点,一般流程为:吸附、脱附、冷凝回收。 |
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