催化剂的定义:
催化剂是一种加快化学反应速率,本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。催化剂不改变化学反应的热力学,只改变化学反应的动力学,其本质就是降低化学反应的活化能,加快化学反应的发生。在VOCs氧化反应中就是降低反应温度。这也是热力燃烧(TO、RTO)需要800 oC甚至更高的温度,而催化燃烧通常只要350 oC左右的科学道理。
VOCs催化剂
催化剂性能通俗的说就是降低反应温度的幅度,在实际工业使用中,催化剂性能体现在使用温度,使用寿命、和抗性能。由于这些问题在早期的文章中已有介绍,这里就不展开了。
但是,这里需要说明的是,催化剂是高科技产品,开发一个催化剂需要大量的科研投入的。比如一个实验室性能非常好的催化剂,很有可能无法产业化。讲一个非常简单的例子,搞催化研究的都知道,上世纪八十年代日本的Haruta发现的负载金催化剂对(CO)氧化超高活性,实验室可以在冰点(0 oC)将CO***氧化成二氧化碳(CO2)。然而,早些年,燃气热水器市场中有一款消除CO的燃气热水器,烟道气排出口处装了一块催化剂模块,烟道气温度大约在120 oC左右,“测试初期浓度为0,持续了大概10分钟浓度到达6ppm,浓度的时候达到26ppm。”(http://www.abi.com.cn/news/htmfiles/2014-6/142408.shtml),说明催化剂的活性下降很快。这就是实验室催化剂和现实应用中的差距。
催化燃烧法的优点
1.可以降低有机废气的起始燃烧温度。例如、甲醛在以氧化铝为载体的Pt催化剂(Pt/Al2O3)的作用下,室温下就开始燃烧,而直接燃烧法起始燃烧点通常为300~600℃。
2.燃烧不受碳氢化合物浓度的限制。
3.基本上不会造成二次污染。
4.设备较简单,投资少,。
无论燃煤是发电还是供热、供汽,使用它的主要设备为锅炉。我国大中城市中普遍使用小型锅炉供热,更小型的茶炉供应开水。这样,成千上万根细小的烟囱,就一起竖直着指向天空,随时喷出一股股黑烟,污染天空。因此科学家提出治理大气污染应从锅炉开始。
吸附过程吸附是气体结合到固体上去的质量传递过程
气体(吸附质)进入固体(吸附剂)的孔隙中但并未进入其晶格内。吸附过程可能是物理过程,也可能是化学过程。物理吸附主要是范德华引力起作用,一般没有选择性,在吸附过程中没有电子转移,没有化学键的生成与破坏。化学吸附实际上是一种化学反应,具有选择性,在化学吸附过程中,气体和固体表面发生了化学反应。
普遍使用的吸附剂是活性炭、分子筛、硅胶和活性氧化铝。这些吸附剂经过处理后表面积极大,可有效吸附碳氢化合物等污染物。其缺点是对水有优先选择性吸附作用。所有的吸附剂在一定的高温下会发生变化。在这些温度下,其吸附能力很弱。污染物可以被解脱出来,从而使吸附剂的活性得到再生,这个过程成为脱附。为了进行连续操作,一般提供两个或多个吸附床。一个或几个吸附床在吸附时,另一个或几个吸附床则进行再生。
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