VOCs作为一种污染物,在我国得到了系统的预防和控制,国内外对VOCs的控制技术也进行了大量的研究和实践。VOCs的治理技术多种多样,应根据工厂的实际情况做出合理的选择。专家认为,催化燃烧技术启动温度低,适用范围宽,没有二次污染的特点成为挥发处理技术的应用前景。

挥发性有机化合物(VOCs)是大气污染的主要物质之一。它能产生光化学烟雾,也是PM2.5的重要前兆。挥发性有机化合物的仪器控制技术主要分为两类:回收和销毁,在治理、催化燃烧技术在低点火温度,适用范围宽,无二次污染的特点成为处理技术的应用前景。本文综述了VOCs的处理技术,重点介绍了VOCs催化燃烧的研究进展。

0 引言

挥发性有机化合物(VOCs)是指在室温下饱和蒸气压大于7 OPA,沸点低于260 oC的有机化合物。有许多不同种类的挥发性有机化合物的仪器,大多数刺激性气味,会导致中毒,致癌作用,和挥发性有机化合物的仪器是光化学烟雾的形成和一个重要的大气颗粒物来源点。作为一个制造业大国,我国的工业生产VOCs排放量已经达到世界位。由于其排放浓度高、持续时间长、污染物种类多,对该地区的空气质量有着重要的影响,因此迫切需要进行管理。

为了有效地控制挥发污染,建立了一系列的法律法规。经修订的“大气污染防治法”于2016年1月1日生效,将VOCs纳入监管范围,将VOCs纳入发展规划。“十三五”期间,规划重点地区和重点产业。其排放总量下降了10%以上,估计总排放量超过1 000万tVOCs。目前,我国VOCs的高排放主要来自北京、天津和唐山。长三角和珠三角作为经济和工业发达地区,已逐渐成为这些地区大气污染治理的重点。北京率先在挥发排放税,收费标准为20元/公斤,40元/公斤。到目前为止,北京、上海、河北、江苏等16个省市已经发布了挥发性有机污染物收费征收规则。

1 VOCs治理技术

在我国,挥发性有机化合物的仪器已经开始预防和控制系统作为一种污染控制和光催化技术在国内外也进行了大量的研究和实践的收集和筛选环境保护也是一批挥发污染预防和控制的先进技术,写了(2016年先进的污染控制技术目录(挥发性有机化合物的仪器控制区域),其治理技术分为回收和销毁。

1.1回收技术

回收技术一般是通过改变温度或压力等物理方法来分离有机物,包括吸附、冷凝、膜分离等技术。回收的VOCs经简单净化或集中处理后可重复使用。

吸附技术是用非挥发性有机溶剂吸附废气,并将VOCs溶解在溶剂中。这项技术可以用于大型有机废气流量、浓度高,但吸收剂循环运行运行成本较高,这限制了技术的发展。吸附技术是利用活性炭、分子筛等多重固体对吸附剂表面的废气中的挥发性有机物进行吸附,以达到分离的目的。尽管吸附技术应用广泛,但这种技术只适用于低浓度挥发性有机化合物的仪器,高浓度挥发会导致吸附剂 频繁,不仅增加废气处理的成本,和 的过程和挥发性有机化合物的仪器逃脱危险。冷凝技术是指提高系统的压力或降低系统的温度,使气体中的VOCs凝结成液体,从而去除它。然而,冷凝过程需要较低的温度和较高的压力,消耗大量的能量。然而,该技术对低浓度低沸点VOCs的净化效果并不理想。膜分离技术是使用空气和挥发性有机化合物的仪器不同的渗透或依赖于膜的选择性分离不同的气体混合物中的分子。然而,由于渗透膜价格昂贵,主要用于回收有价值的有机化合物。

1.2销毁技术

破坏的技术是使用化学或微生物等生化反应,热或催化剂将有机物分解成水 , 无害的小分子化合物如二氧化碳,包括生物技术、热焚烧、光催化和催化燃烧技术。

生物技术的本质是微生物代谢废气中的有机物,将其分解为二氧化碳和水,同时为自己提供能量。但微生物对生活环境的要求较高,生物反应速率相对较低。热焚烧技术指的是废气温度升高的点火燃烧和挥发性有机化合物的仪器迅速变成无害气体。该工艺简单,处理效率高,但在燃烧过程中,能耗巨大,同时高温产生的氮氧化物和有机物不 燃烧产生的二恶英会造成二次污染。环境。光催化技术使用照明光催化剂条件下,挥发分解成水和二氧化碳,等等。由于光催化反应速度慢、效率低,因而没有得到广泛的应用。催化燃烧技术是指VOCs在低于点火点的温度下,在催化剂表面快速氧化生成水和二氧化碳。点火温度低,技术适用范围宽,没有二次污染的特点成为挥发处理技术的应用前景。

1.3组合技术

由于不同行业VOCs种类、浓度和性质的不同,单用一种处理技术很难达到率。因此,许多技术往往是有机地结合在一起的,具有很强的针对性和互补性。处理效果明显优于单一处理技术。应用广泛的技术是吸附浓缩技术与热焚烧或催化燃烧技术相结合。结合技术与沸石的转动轮子,轮子在气体吸附和 过程同时,低浓度的有机废气,大风量浓度高的浓度,浓度小流气体,浓缩后的挥发性有机化合物的仪器在蓄热式焚烧炉及其燃烧或催化燃烧成水和二氧化碳。

这些VOCs处理技术各有优缺点,应根据具体情况选择哪些技术。催化燃烧技术虽然不能回收有用的VOCs,但受其浓度和流量的限制,仍然是控制VOCs的有效方法之一。

2催化燃烧处理VOCs

低温催化燃烧是有机气体,催化剂表面没有火焰燃烧和分解为二氧化碳和水蒸气,并释放热量。催化燃烧技术的核心是催化剂,它要求较低的点火温度、较宽的温度窗口、较好的热稳定性和机械强度。催化燃烧催化剂挥发性有机化合物的仪器根据使用不同的活性成分可以分为两类:一种是贵金属催化剂,包括Pt,Pd,非盟,等;另一种是一种贵金属催化剂,包括铜、有限公司铁、锰、Ce等。

2.1贵金属催化剂

贵金属催化剂具有催化活性高、着火温度低等优点,在VOC消除反应中得到了广泛的应用。黄等人在^y-A1203载体上支持Pd、Pt、Au、Ag、Rh,用于O-二甲苯的催化燃烧。结果表明,在相同条件下,催化剂的催化性能顺序为:Pd>Pt>Ag>Rh>Au;Jung等还负载Pd、Pt、Ru在A 1203以上,观察其对甲醇的催化燃烧性能。从实验结果的 转化温度分析可知,催化剂的催化活性顺序为Pt>Ru>Pd,与黄光裕的实验结果不同,表明催化剂对不同反应物的性能存在 的差异。

除了种活性成分和表面活性组分负载在载体对催化氧化方法也有 的影响作用的挥发性有机化合物的仪器,如Walerczyk分别与Pt / ZnA10准备微波加热用于异丁烷的催化氧化法和浸渍法,结果表明,低负载,微波加热方法有助于Pt粒子分散,和的方法,催化剂的性能优于总液浸法。在贵金属催化剂中,Pt和Pd是研究的主要催化剂,也是金催化剂的研究对象。Aboukais通过比较不同的制备方法,制备等非盟/ 席执行官:物理和化学性质的催化剂和催化性能,认为活性金属的高氧化态是其高催化活性的主要原因,同时认为,这也是Ag / 席执行官催化剂性能的主要原因。Ag催化剂在VOCs催化燃烧中的催化性能不是很好,但在等离子体共催化处理VOCs方面有着广泛的应用。

贵金属催化剂在VOCs的催化燃烧方面有许多优点,但在水蒸气和卤素的存在下,贵金属催化剂会被毒化、失活。贵金属催化剂如热稳定性差和抗有毒铅的缺点,已经不能 满足当前的需求越来越严格的有机废气排放。

2.2非贵金属

非贵金属过渡金属的活性低于贵金属。它们通常通过相互掺杂或添加其他金属氧化物形成多组分复合金属氧化物催化剂。比单组分复合金属氧化物催化剂金属氧化物催化剂表现出 高的活动和的稳定性。顾尤云等人以CuO和MnO为活性组分,相互掺杂催化甲苯燃烧。结果表明,铜锰复合氧化物催化剂,特别是低浓度氧化铜催化剂对甲苯燃烧的催化性能优于单组分催化剂。其根本原因是铜和锰有很强的协同作用,特别是在催化活性较好的铜锰催化剂中形成了结晶度较低的尖晶石结构。大量的复合金属氧化物催化剂可以产生这种Mn - Ce等氧化物之间的协同作用,锰、铜氧化物、Ce -铜氧化物。在这些复合金属氧化物相互作用过程中,可以形成尖晶石(ABO)结构或钙钛矿(ABO)结构。

尖晶石催化剂具有良好的活性和稳定性。采用Hos.seini等人的方法制备了MCr2O4(M:CoCu,Zn)尖晶石催化剂,考察了异丙醇的催化性能,其中Zn-Cr2O的催化性能好,这可能是由于ZnO与ZnCrO的协同作用所致。催化剂表面有大量的表面氧和CrCr6活性对, 了反应的进行。但ZnCr:O和CUC-O的活性在15h内没有明显下降,其良好的稳定性归因于表面存在大量的Cr离子。

Rezlescu通过比较一系列的尖晶石结构和钙钛矿结构的催化剂催化丙酮的燃烧性能,发现催化剂T95 300 cc的钙钛矿结构,在这个温度,催化剂活性只有70%的尖晶石结构、钙钛矿结构的特定空间是分不开的。在钙钛矿结构中,B位是过渡元素离子,是催化剂的活性中心,A位离子一般是稀土或碱土金属元素,用来维持钙钛矿骨架结构的稳定性。但A位价态的变化会影响B16元素的价态,从而间接影响钙钛矿催化剂的性能。此外,A位和B位都可以被离子掺杂,从而产生各种像差和晶格缺陷,有利于催化反应的进行。

过渡金属催化剂的性能受到水蒸气的影响。当Li等人用CuMnO催化甲苯氧化时,当在反应气体中加入少量水蒸气时,甲苯的活性明显降低,因为气体中的水分子被吸附在活性中心,不易解吸。催化甲苯氧化的活性位点大大减少,从而降低了催化剂的性能。

2.3多组分voc催化燃烧

大多数研究只使用单一的VOCs气体进行性能测试,但在实际工业生产中,废气中往往含有多种VOCs组分,多组分VOCs混合催化氧化与单组分VOCs氧化不同。多组分反应低点火组件的热量提供能源的后续反应,并使组件的转换效率。

然而,当他使用Pd/SBA-15催化剂催化苯、甲苯和乙酸乙酯混合物时,发现混合气体的活性低于甲苯和乙酸乙酯混合物的活性。用Pd/Cr:OZrO催化氧化二氯甲烷三组分气体,其性能不如单组分气体氧化。这是由于催化剂的催化氧化和光催化活性部位是一样的,因此在催化过程中,可以产生不同的挥发性有机化合物的仪器之间的竞争吸附,导致组件的活动减少,也是一个大问题和光催化燃烧技术。

3 展望

VOCs中存在着多种治理技术,因此在应用中应根据工厂的实际情况做出合理的选择,各种治理技术的有机结合将成为未来的研究热点。催化燃烧技术具有着火温度低、应用范围广、无二次污染等优点,已成为目前有发展前途的VOCs处理技术之一。

贵金属催化剂作为VOCs催化燃烧的核心,具有优良的催化性能,但价格昂贵限制了其应用。在恒定性能条件下实现贵金属超低负荷的稳定性是今后的研究方向。虽然非贵金属催化剂的价格较低,但非贵金属催化剂的性能低于贵金属催化剂。提高其催化活性是今后的研究方向。以及如何减少竞争的多组分挥发的过程中吸附反应将催化燃烧技术的主要挑战。