VOCs催化燃烧整体式催化剂的研究进展

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VOCs催化燃烧治理技术进展

燃料
空气
具有热回收装置的催化燃烧器
催化燃烧技术优缺点
优点：（1）绿色清洁技术，无二次污染；（2）低能耗，热量可以循环利用；（3）工艺简单，处理效率高，对可燃组分浓度和热值限制少；（4）无火焰燃烧，安全性好。
缺点：催化剂成本较高，有一定的寿命。
催化燃烧技术已成为VOCs控制的主流技术
制药厂、化工厂尾气排放
废弃物处理VOCs排放
工业VOCs 污染
有机溶剂储罐
工业涂装
VOCs 排放源和排放量
VOCs 产生量的计算
• 蒸汽压概念
在一定温度下，当液相蒸发的速率与气相凝结的速率相等时，液相和气相达到平衡，此时，蒸汽所具有的压力称为该温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压。
1. 不同的液体具有不同的蒸汽压
蜂窝陶瓷催化剂制备技术
滑石粉
高领土（粘土）
混合
蜂窝模子
r-Al2O3凝胶、ZSM-5、MCM-41
焙烧成催化剂
浸渍
金属硝酸盐等或活性物质悬浮液
氧化铝快速焙烧蜂窝陶瓷载体涂层制备
焙烧成有涂层的蜂窝结构
载体成型
涂层
活性物种负载
蜂窝陶瓷整体催化剂特点
•低床层压降 •高通量 •停留时间一致 •制备较为简单 •高热稳定性 •长寿命
转化成质量浓度：
Cm

Cv 22.4
M
103
求得：Cm=72.8 g/m3
M－甲苯分子量 CV－体积浓度 Cm－质量浓度
注意：如果温度不是常温，需要对气体体积用理想气体方程进行校正
• 混合溶液气相浓度计算
yi
xi
pi P
yi －气相中组分i的摩尔分数 xi－液相中组分i的摩尔分数

催化燃烧与催化剂材料在VOCs治理方面研究进展

二氧化碳和水的技术。催化燃烧的实质是活性氧参与的剧烈的氧化反应，催化活性组分将空气氧活化，当与反应物分子接触时发生能量传递，反应物分子被活化，而加速氧化反应的进行。与一般的从
火焰燃烧相比，催化燃烧有着不可比拟的优越性，
一
般认为，一金属氧化物催化剂活性不如复单
合金属氧化物催化剂，因是起燃温度太高，化原催燃烧性能不够理想。对甲苯燃烧的催化活性顺序大
术的研究，化燃烧技术恶臭气体，它适用浓度范围广、成分复杂的各种有机废气处理。对于有机化工、涂
料、缘材料等行业排放的低浓度、绝多成分，没有又
１催化燃烧技术
能力和价格低廉的方向发展。
关键词：Ｏｓ催化燃烧；化剂ＶＣ；催
中图分类号：Ｑ２文献标志码：文章编号：０８１６（０７０－０８０Ｔ４６Ａ１０ — ２７２０）４００ — ３
挥发性有机化合物（Ｃ）指在常温下饱和ＶＯｓ是蒸汽压约大于７Ｐ，常压下沸点低于２０Ｃ０ａ６￣的有机
和有效的治理方法。些先进的工业国如欧洲各国、一
上甲烷的氧化起燃温度为３０左右，而且这种低０￣Ｃ温下的催化燃烧可减少ＮＯ气体的生成。
（）用范围广。催化燃烧几乎可以处理所有２使

贵金属催化剂催化燃烧挥发性有机物(VOCs)的研究进展

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氧化"降低了能耗"减少了二次污染物的排放"目前已成为消除 4?X\最重要的技术之一(
催化剂的设计合成是催化燃烧技术的关键( 贵金属因优异的低温催化活性和稳定性而受到研究者的广泛关注( 贵金属价格昂贵"储量稀缺"为提高其使用效率"通常将贵金属负载到载体上"得到负载型催化剂( 本文研究了近期贵金属催化剂对 4?X\催化燃烧的文献报道"从活性组分+载体两方面对最新的成果进行综述" 将为今后催化燃烧 4?X\的研究提供一定参考( DC活性组分
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催化燃烧技术处理挥发性有机化合物的研究进展

催化燃烧技术处理挥发性有机化合物的研究进展摘要：现如今，在挥发性有机化合物的处理中，催化燃烧技术多样化、适用范围广。

本文从贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂、钙钛矿型催化剂、尖晶石型催化剂、催化作用机理和水蒸汽的影响等几个方面进行概述。

关键词：催化；燃烧技术；挥发性；有机化合物；研究进展1.催化燃烧技术处理概述催化燃烧技术是将有机化合物气体在较低的温度下，在催化剂的表面发生无火焰燃烧，彻底分解为水蒸汽与二氧化碳，同时释放热量。

要求催化剂能够在较低的起燃温度下实现 VOCs 的燃烧，并全部氧化分解为二氧化碳和水蒸汽，同时放出大量热能，方程式如下：2.催化燃烧技术处理 VOCs研究进展2.1贵金属型催化剂理论上几乎所有的金属都可以作为催化剂，在实际应用中以铂、铑、银、钯、钌等最为常见，其中铂、铑应用最广。

Huang等以邻二甲苯为目标降解物、γ-Al 2 O3为载体，研究了Pd、Pt、Au、Ag、Rh 等五种贵金属的降解性能，结果表明Pd/γ-Al2O3 的催化活性高于其他四种（Pd/γ-Al2O3＞Pt/γ-Al2O3 ＞Ag/γ-Al2O3 ＞Rh/γ-Al2O3＞Au/γ-Al2O3），160 ℃时的催化效率超过90%。

同样是以γ-Al2O3 作为催化剂载体，0.5 Pd/γ-Al 2O3、0.5 Pt/γ-Al 2O3、0.5Ru/γ-Al2O3 和0.16 Pd/0.16Pt/0.16 Ru（数字表示负载在γ-Al2O3上的金属材料质量分数）对甲醇的催化燃烧显示，T100的温度分别为220、190、210 和150 ℃。

骆潮明等以Pd 为活性组分，制备了整体式催化剂 Pd/Al2O3 /Fe-Ni 用于低浓度甲烷的催化燃烧，当反应器内温度达到 550 ℃时，甲烷的降解率达到 98 %左右。

贵金属型催化剂可以实现对VOCs 的低温催化燃烧、催化降解效率较高、不易硫中毒。

2.2非贵金属催化剂2.2.1过渡金属氧化物型催化剂贵金属型催化剂不适合大规模工业推广，对过渡金属氧化物作为催化剂的探索逐步发展。

催化燃烧去除VOCs污染物的进展

催化燃烧去除VOCs污染物的进展一、本文概述随着工业化的快速发展，挥发性有机物（VOCs）的排放问题日益严重，对环境和人类健康造成了巨大的威胁。

催化燃烧作为一种高效、环保的VOCs处理技术，近年来受到了广泛关注。

本文旨在全面综述催化燃烧技术在去除VOCs污染物方面的最新进展，包括催化剂的研究、反应机理的探讨、工艺优化以及实际应用案例等。

通过梳理和分析相关文献，本文旨在为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考，推动催化燃烧技术的进一步发展和应用。

在概述部分，本文将首先介绍VOCs污染物的来源、危害以及治理的重要性。

随后，将重点介绍催化燃烧技术的原理、特点以及与传统燃烧技术的区别。

在此基础上，本文将综述催化燃烧技术在催化剂研究、反应机理、工艺优化等方面的最新进展，并评估其在实际应用中的效果。

本文还将讨论催化燃烧技术面临的挑战和未来的发展趋势，以期为VOCs污染治理领域的研究和实践提供有益的启示。

二、催化燃烧技术原理催化燃烧技术是一种高效的VOCs污染物去除方法，其基本原理是利用催化剂降低燃烧反应的活化能，使VOCs在较低的温度下发生完全氧化反应，生成无害的二氧化碳和水。

催化燃烧技术的核心在于催化剂的选择和设计，合适的催化剂能够显著提高反应速率，降低反应温度，从而实现高效、低能耗的VOCs去除。

催化燃烧过程通常包括三个基本步骤：吸附、表面反应和脱附。

VOCs分子被吸附到催化剂的表面活性位点上；然后，在催化剂的作用下，VOCs分子与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳和水；反应产物从催化剂表面脱附，完成整个催化燃烧过程。

催化剂的种类和性能对催化燃烧效果具有重要影响。

目前，常用的催化剂主要包括贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和复合催化剂等。

贵金属催化剂如铂、钯、铑等具有较高的催化活性，但成本较高；过渡金属氧化物催化剂如铜、锰、铁等氧化物具有较好的催化性能和稳定性，成本相对较低；复合催化剂则通过不同催化剂的协同作用，进一步提高催化燃烧效果。

霍加拉特催化剂催化燃烧vocs研究综述

霍加拉特催化剂催化燃烧vocs研究综述
霍加拉特催化剂-用于催化燃烧VOCs的令人兴奋的新思路
VOCs即挥发性有机化合物，是影响居室环境健康的重要污染物。

在努力减少重污染的今天，对VOCs的催化燃烧是一个非常重要的研究方向。

霍加拉特催化剂是一种新型催化剂，是指一种具有吸附能力和分解VOCs的催化剂。

它具有高活性、高选择性、稳定性和经济性等优点，因此是催化燃烧VOCs 的理想材料。

目前，为了提高霍加拉特催化剂的催化活性，科学家们采取了三种常用方法，分别是改性材料表面、构筑催化剂结构和优化催化剂制备工艺。

改性表面研究主要集中在改变霍加拉特催化剂的比表面积、大小以及表面化学性质。

此外，科学家们还采用了生物模拟构筑技术、多元复合材料制备技术以及含氧内团等技术来制备构筑结构催化剂。

最后，科学家们还研究了催化剂的制备工艺，如酸处理、膨胀技术以及低温还原剂等。

这些改进技术最终促进了霍加拉特催化剂的开发，使它能够在低温下有效地燃烧VOCs。

实验研究表明，霍加拉特催化剂可以实现有效的催化燃烧VOCs，其催化活性和稳定性优于其他催化剂。

然而，有关霍加拉特催化剂的研究仍存在一些不足，如催化性能不足、寿命低、制造过程复杂等。

因此，有必要继续开展研究，尤其是在改性体系和制备工艺上加以改进，以研制出更具有效性、可持续性和稳定性的高性能结构催化剂。

值得一提的是，不管是用于空气净化还是用于催化燃烧VOCs，霍加拉特催化剂的技术都显示出了令人振奋的发展速度。

未来，随着相关技术的研究，它将取得更大的进步，并且为减少重污染、提高空气质量提供更大的帮助。

VOCs催化燃烧治理技术进展

污染物种类烃类卤代烃醛酮类酯类醚类醇类
酰胺类腈（氰）类
表 1 VOCs 主要种类及代表物质
主要代表物质非甲烷总烃、苯系物、稀释剂、汽油等
卤代烷烃等甲醛、丙酮等醋酸乙酯等甲醚、乙醚、四氢呋喃（THF）等甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺等氢氰酸，丙烯腈等
作为 PM2.5 和臭氧形成的重要前驱体，VOCs 已
经逐渐引起重视，我国 VOCs 相关政策标准亦日趋完善。我国从 2011 年将 VOCs 的污染防治列入“十二五”
收稿日期：2019-06-06 作者简介：李启云（1984-），男，湖南娄底人，硕士研究生，工程师，从事环保技术及设备研发工作。
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我国 VOCs 主要排放行业工业源的排放量大约占总排放量的 55.5%，主要集中在涂装、溶剂使用、化工、石化以及储运等行业；其次是移动源，排放量大约占 21.5%；生活源排放量大约占 19.6%；其他源排放量大约占 3.4%。
1 VOCs 治技术综述
国内外 VOCs 污染控制方法主要有吸附吸收法、生物降解处理技术、分离技术、直接燃烧法和催化燃烧法等 [1-9]。在实际工程应用中，采用单一的治理方法并不能达到治理目的，往往采用多种治理技术组合实施。同时，治理技术的选择要综合考虑到有机污染物的回收价值、污染物的性质以及排放方式等。 1.1 UV 紫外光解 - 等离子法组合技术
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综述
中国资源综合利用
第8期
环保规划；2012 年，《重点区域大气污染防治“十二五” 规划》首次提出减少 VOCs 排放的目标，采取开展重点行业治理、完善防治体系等相关措施；2013 年，《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》开始实施，热力燃烧（RTO）和催化燃烧技术（RCO）为重点推荐技术；2015 年已基本建立起重点区域重点行业 VOCs 污染防治体系，并期许到 2020 年，实现 VOCs 从原料、工艺到产品的全过程减排。

催化燃烧在VOCS中治理的运用及研究

催化燃烧在VOCS中治理的运用及研究发布时间：2021-12-13T03:00:09.622Z 来源：《科学与技术》2021年9月26期作者：卢学学谢勇强[导读] 本文从原理、特点以及相关催化剂等方面，对VOCs治理中常见的催化燃烧法进行了研究分析，以供参考。

卢学学谢勇强德州市生态环境局，山东省德州市253000德州市生态环境局乐陵分局，山东省德州市253000摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，其对环境的污染也越来越严重。

废弃污染物VOCs主要来自石油化工、印刷工业等行业，此类大气污染物有着十分重要的作用，能够对环境造成极大的影响。

本文从原理、特点以及相关催化剂等方面，对VOCs治理中常见的催化燃烧法进行了研究分析，以供参考。

关键词：催化燃烧法；VOCs治理；运用及研究引言当前，VOCs治理方法主要有两类:冷凝法、膜分离法、吸附法、吸收法等回收处理技术和直接燃烧、催化燃烧、光催化和低温等离子等氧化处理技术。

回收处理技术可以将污染物转化为产品，净化效率较高，但仅适用于高浓度或价值较高的VOCs去除;而对于中低浓度的VOCs常采用氧化技术，但光催化、低温等离子因在使用过程中副产臭氧问题而被限制。

相比于光催化及低温等离子体方法，燃烧法具有适用范围广、去除率高、二次污染少、能量可回收等优势。

其中的催化燃烧法由于操作温度低(200～400℃)、安全性高、能耗小等特点，目前已广泛应用于工业VOCs的治理。

1化工行业VOCs的来源根据化工企业的具体生产过程，VOCs排放主要来自于设备动静密封点泄漏、有机液体储存与调和挥发损失、有机液体装卸挥发损失、废水集输、储存、处理处置过程逸散、燃烧烟气排放、工艺有组织排放、工艺无组织排放、采样过程排放、火炬排放、循环冷却水系统释放、非正常工况(含开停工及维修)排放、事故排放。

2燃烧法对挥发性有机废气的处理2.1直接燃烧法直接燃烧法就是最初的燃烧技术，就是直接燃烧VOCs，该方法只需要直接在焚烧炉中加入VOCs，就能够对其进行高温燃烧，高温能够加快VOCs向CO2和H2O的转化速度，其可以达到99%的脱除效率，如果有机废气中只含有少量的VOCs，此时就无法进行充分地燃烧，因此，需要做好对相关措施的采取，例如燃烧时对辅料的添加，能够使VOCs得到完全的燃烧，最终VOCs能够全部转变为CO2和H2O，此类CO2和H2O不会对空气造成污染。

VOCs催化燃烧特性及影响因素研究进展

VOCs催化燃烧特性及影响因素研究进展1引言挥发性有机物（VolatileOrganicCompounds,VOCs）是指除甲烷及氟氯烃以外的常温下饱和蒸汽压超过70.91Pa或常压下沸点少于260℃的有机化合物，如脂肪烃、芳香烃、卤代烃、含氧烃[1]。

VOCs主要来自石油化工、建材、喷涂作业及内燃机不完全燃烧。

VOCs除了具有毒性或恶臭外，还是光化学烟雾的罪魁祸首。

近些年来，大气VOCs 污染受到人们广泛关注。

常见的VOCs污染末端控制技术主要有：吸收、吸附、冷凝、燃烧、生物降解[1-2]。

吸收、吸附及冷凝技术通常用于溶剂回收和预处理。

生物降解技术适合于极低浓度VOCs废气的处理，但降解速率慢，微生物对毒物敏感。

对于污染组分复杂，不适合回收溶剂的VOCs废气，通常采用燃烧技术。

传统的热力燃烧需要很高的燃烧温度，处理中、低浓度的VOCs时需要消耗大量的辅助燃料，存在运行成本高等缺点[2-3]。

而催化燃烧的燃烧温度低，减少或无需辅助燃料的消耗，具有运行成本低等优势，是一种高效、经济、可靠的VOCs污染控制技术。

2VOCs催化燃烧特性2.1VOCs催化燃烧的基本原理VOCs催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与的剧烈氧化作用[3]。

在催化剂的作用下，VOCs在较低温度下进行无火焰燃烧被彻底氧化物CO2和H2O，释放出能量，反应方程式如式1所示。

对于CVOCs和SVOCs的催化燃烧，Cl、S分别转化为HCl/Cl2、SO2。

CmHn+(m+n/4)O2催化剂→mCO2+(n/2)H2O+Q(1)2.2催化燃烧的基本流程VOCs催化燃烧包括预热、催化反应、热回收三个基本流程。

工业排放的VOCs废气的温度通常较低，进入催化反应床之前需要预热，通常采用热交换器预热。

对于低浓度、低温度的VOCs废气，燃烧过程无法维持自身热平衡，需要消耗辅助燃料。

预热后的VOCs废气进入催化反应床，在催化剂表面发生无焰燃烧，被彻底氧化并释放出大量热能。

VOCs催化燃烧治理技术进展

VOCs催化燃烧治理技术进展随着社会经济的发展，环境污染情况日渐严重。

其中，VOCs是一种挥发性极强的有机物质，是引起大气污染最主要的原因，也是光化学烟雾污染形成的主要前体物，且对人体各系统与器官功能也有着极大的伤害，严重威胁到人类的身体健康。

工业源是VOCs产生的主要源头，在众多人为源中工业源VOCs的排放量最高，是影响最大的排放源。

当前，虽然有关VOCs有机废气的治理技术水平有一定的进步与提升，但是在VOCs实际的治理过程中依然存在较多的问题，基于此，本文就VOCs催化燃烧治理技术进展进行研究。

标签：VOCs;催化燃烧;治理技术引言挥发性有机化合物（VOCs）是指沸点在50～260℃之间，室温下饱和蒸汽压超过133.3Pa的易挥发性有机化合物，包括苯、甲苯、二甲苯等常规烃类化合物，硫氨有机化合物等。

有机废气容易与大气中的氮氧化物反应生成O3并形成光化学烟雾，会对人体健康产生有害影响，因此VOCs废气的处理受到了各国的高度重视，发达国家近年陆续颁布了相关的法令以限制VOCs的排放。

2017年VOCs的排放量已超过3100万t，其来源主要有固定源与移动源2种。

移动源排放主要集中在汽车、轮船和飞机等以石油产品为燃料的交通工具的排放气。

固定源的种类很多，主要为石油化工工艺过程和储存设备等的排出物及各种使用有机溶剂的场合，如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、黏合剂、制药、塑料和橡胶加工等。

全国各地对于VOCs废气的排放有着严格的控制，陆续公布了最新的VOCs 排放标准。

1催化燃烧技术在VOCs治理中的重要地位催化燃烧装置的结构及处理流程如图1所示。

VOCs治理有较多措施，其治理方法包括源头减量、中间控制和末端处理等。

目前，我国以末端治理为主。

末端治理技术一般分为破坏性处理和回收性处理。

破坏性处理主要包括催化燃烧法和焚烧处理法。

回收性处理包括吸收法、冷凝法、吸附法和膜分离法等。

回收性处理因其技术手段还不成熟，成本较高，目前没有大规模应用。

催化燃烧技术处理VOCs的研究进展

究进展，比如固定床催化燃烧技术、整体式催化燃烧工艺、流化床催化燃烧反应工艺和流向变换催化燃烧与吸一放
热耦合反应工艺，并在最后指出了今后催化燃烧的研究方向。
【关键词】催化燃烧；ＶＯＣｓ；催化剂；固定床；流化床
Ｃｏ，０与ＳｉＯ等。贵金属催化剂适合低浓度甲烷的催化燃烧。研究表明，Ｐｔ基催化剂高温下具有很高的活性，起燃活性较低；而Ｐｄ基催化剂的低温活性较高，但耐久性差 ’ 。孙路石等利用Ｌａ、Ｍｎ对氧化铝进行改性后，由于Ｍｎ可以进入催化剂形成均一晶相，提高了催化剂的活性，而Ｌａ可以有效抑制一Ａ１２Ｏ，向仅一Ａ１Ｏ，的相变，从而提高了Ｐｄ催化剂的高热稳定性；缪少军等将Ｐｔ和Ｐｄ的引入对Ａｕ／Ｃｏ０催化剂，发现Ａｕ／ＣｏＯ催化剂掺人少量Ｐｔ（如０．２％），可以显著提
高温容易烧结等问题，通过引入具有热稳定作用的结构助剂或将钙钛矿型金属氧化物催化剂担载在适当的高比表面积载体上，可增大催化剂的分散度，提高热稳定性。王宴秋等以柠檬酸为络合剂采用溶胶一凝胶法
热力燃烧不能处理的、浓度较低的ＶＯＣｓ进行充分燃
ＶＯＣｓ的主要方法之一，由于设备和操作简单且不产生二次污染，处理有机废气效率高，因而受到人们的注

催化燃烧去除VOCs污染物的最新进展

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效组分颗粒大小、水蒸汽的影响及催化燃烧反应中的积碳等几个方面，对近年来催化燃烧处理ＶＣ的研究进Ｏｓ
行了总结．分析表明：贵金属催化剂的研究主要着重于选择有效的载体和双组分贵金属催化剂；非贵金属催化剂的研究主要集中在高活性的过渡金属复合氧化物、钙钛矿和尖晶石型等催化剂的研制，有这些活性组分粒径还大小及载体对催化燃烧ＶＯｓＣ反应活性的影响；此外，在实际应用中，水蒸汽和催化剂积碳失活等问题对催化燃烧ＶＯｓＣ的反应也有很大影响．本文的评述将为选择合适的催化燃烧技术处理ＶｓＯＣ污染物提供一定参考．关键词：催化燃烧；挥发性有机化合物；贵金属；非贵金属；积碳失活

挥发性有机物催化燃烧技术研究进展

第49卷第3期2021年2月广㊀州㊀化㊀工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.3Feb.2021挥发性有机物催化燃烧技术研究进展徐少娟1,林建翔2,韩竞一2,吴祖良3(1浙江富春江环保热电股份有限公司,浙江㊀杭州㊀311418;2浙江工商大学环境科学与工程学院,浙江㊀杭州㊀310018;3常州大学环境与安全工程学院,江苏㊀常州㊀213164)摘㊀要:挥发性有机物(VOCs)作为雾霾生成的前体物质,其净化处理已经成为当前大气污染控制的热点问题,催化燃烧法凭借其操作温度低(200~400ħ)㊁安全性高㊁能耗小等特点成为实际应用中最常用的处理技术之一㊂本文着重对VOCs 催化燃烧机理和催化剂研究进行了综述,分析了Marse -van Krevelen(MVK)㊁Langmuir -Hinshelwood(L -H)和Eley -Rideal(E -R)三种催化氧化机理模型,阐述了近年来VOCs 催化燃烧催化剂的研究进展㊂关键词:挥发性有机物;催化燃烧;催化机理;催化剂组分;催化活性㊀中图分类号:X511㊀文献标志码:A文章编号:1001-9677(2021)03-0014-03㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第一作者:徐少娟(1986-),女,工程师,主要从事燃烧过程尾气净化技术的研发㊂Research Progress on Catalytic Combustion of Volatile Organic CompoundsXU Shao -juan 1,LIN Jian -xiang 2,HAN Jing -yi 2,WU Zu -liang 3(1Zhejiang Fuchunjiang Environmental Protection Thermal Power Co.,Ltd.,Zhejiang Hangzhou 311418;2School of Environmental Science and Engineering,Zhejiang Gongshang University,Zhejiang Hangzhou 310018;3School of Environmental and Safety Engineering,Changzhou University,Jiangsu Changzhou 213164,China)Abstract :Volatile organic compounds (VOCs)as precursors of haze,its purification has become a hot issue of air pollution control.Catalytic combustion method,with its low operating temperature (200~400ħ),high safety,low energy consumption and other characteristics,has become one of the most commonly used treatment technologies in practical application.The mechanism of VOCs catalytic combustion and the research of catalysts were reviewed.Three kinds of catalytic oxidation mechanism models,Marse -van Krevelen (MVK),Langmuir -Hinshelwood (L -H)and Eley -Rideal (E -R),were analyzed.The research progress on VOCs catalytic combustion catalysts in recent years was describedKey words :volatile organic compounds;catalytic combustion;catalytic mechanism;catalyst components;catalytic activity挥发性有机物(VOCs)是指在20ħ㊁一个大气压(0.1MPa)下,饱和蒸汽压超过10.3Pa 的有机化合物[1-2];VOCs 来源广泛㊁种类繁多,是形成臭氧(O 3)和细颗粒物(PM 2.5)的重要前体物[3]㊂当前,我国臭氧(O 3)污染形势严峻,特别是在夏季,O 3已成为导致部分城市空气质量超标的首要因子,京津冀㊁长三角等地区6-9月O 3超标严重㊂为此,加强VOCs 治理是现阶段控制O 3污染的有效途径㊂2019年,‘重点行业挥发性有机物综合治理方案“颁布㊂2020年,生态环境部在充分调研基础上制定了‘2020年挥发性有机物治理攻坚方案“[4-5]㊂显然,VOCs 治理将是未来几年我国大气污染控制最重要的方向㊂当前,VOCs 治理方法主要有两类:冷凝法㊁膜分离法㊁吸附法㊁吸收法等回收处理技术和直接燃烧㊁催化燃烧㊁光催化和低温等离子等氧化处理技术[6]㊂回收处理技术可以将污染物转化为产品,净化效率较高,但仅适用于高浓度或价值较高的VOCs 去除;而对于中低浓度的VOCs 常采用氧化技术,但光催化㊁低温等离子因在使用过程中副产臭氧问题而被限制[7-8]㊂相比于光催化及低温等离子体方法,燃烧法具有适用范围广㊁去除率高㊁二次污染少㊁能量可回收等优势㊂其中的催化燃烧法由于操作温度低(200~400ħ)㊁安全性高㊁能耗小等特点[9],目前已广泛应用于工业VOCs 的治理[10]㊂1㊀催化燃烧机理研究进展在催化燃烧反应过程中,VOCs 气体经过扩散被催化剂吸附,发生式(1)的氧化反应,最终生成CO 2与H 2O㊂目前,对催化燃烧法机理研究主要分为Marse -van Krevelen (MVK)㊁Langmuir -Hinshelwood(L -H)和Eley -Rideal(E -R)三种模型㊂C x H y +(x +14)O 2ңx CO 2+y2H 2O (1)1.1㊀Langmuir -Hinshelwood (L -H )模型L -H 理论是基于吸附和脱附原理,是一种以表面反应为控制步骤,以两个吸附着的分子进行表面反应的多相催化机理,反应如式(2)所示㊂发生反应的物质被吸附于固体催化剂上,在表面上反应,生成产物发生脱附㊂其中,表面反应为控制步第49卷第3期徐少娟,等:挥发性有机物催化燃烧技术研究进展15㊀骤,吸附与脱附速度远大于表面反应速度[11]㊂(2)L -H 模型假设了在反应过程中催化剂表面的原子力场没有饱和,存在的剩余价力使固体具备吸附能力;在催化剂表面被吸附的分子发生反应后,在其热运动足以克服吸附剂引力场的能垒时,重新回到气相,其中吸附与脱附的反应速率在整个反应过程中可以达到一个动态平衡㊂以LaMnO 3催化剂催化燃烧净化甲苯为例[12],其氧化过程是以L -H 机理为主,具体路径如图1所示,VOCs(甲苯)吸附于LaMnO 3催化剂的活性位上,同时相体内气相氧解离生成的晶格氧物种转移至催化剂表面,迁移到表面的晶格氧物种将甲苯氧化为CO 2与H 2O,氧化产物最后从催化剂表面脱附,重新回到气相㊂图1㊀L -H 机理模型图[12]Fig.1㊀L -H mechanism model [12]1.2㊀Eley -Rideal (E -R )模型E -R 机理不同于L -H 机理的是其反应过程中仅单原子态参与,如式(3)所示,气态物质A 与气态物质B 发生反应,用固态物质S 作为催化剂,反应过程中A 物质先被吸附在S 物质上,然后形成一种类似配合物的结构,然后物质B 在和这种中间体反应,从而得到产物[13]㊂A(g)+S(s)ңAS(s)AS(s)+B(g)ңProducts(3)图2㊀E -R 机理模型图[14]Fig.2㊀E -R mechanism model [14]在VOCs 中,E -R 模型图如图2所示,吸附态的氧物种与气相中的VOCs 在催化剂表面发生了反应,反应的控制步骤为VOCs 与吸附态氧物种之间的反应,因此其动力学模型为:-r VOC =K O 2K VOC P O 2P VOC(1+K VOC P VOC )(4)其中,r VOC 为反应速率(mol /L㊃s);K O 2为氧气的吸附平衡常数;K VOC 为VOCs 的吸附平衡常数;P O 2和P VOC 分别为反应体系中O 2和VOC 的分压,Pa㊂1.3㊀Marse -van Krevelen (MVK )模型目前在催化氧化领域中,普遍采用的是MVK 机理来描述VOCs 的催化氧化过程,MVK 机理又叫做氧化还原机理,其主要内容为与VOCs 反应是与催化剂中晶格氧而非气相中氧气㊂这种机理主要分为两步:(1)扩散进入并被吸附在催化剂表面的VOCs 与催化剂表面的晶格氧结合被氧化为CO 2和H 2O,同时催化剂表面产生氧空穴而被还原;(2)催化剂被解离吸附后的氧填补氧空位而被氧化[15]㊂MVK 反应机理以反应物分子和催化剂富氧部分发生反应时可以被交替地还原和氧化为前提,其中催化剂中的氧可以是化学吸附氧或晶格氧㊂以Cr /ZSM -5分子筛膜催化剂催化燃烧三氯乙烯为例[16],具体路径如图3所示,第一步三氯乙烯(TCE)被吸附在Cr /ZSM -5分子筛膜催化剂催化剂上,然后TEC 进行脱氢氧化形成活性中间体,Cat(Cr /ZSM -5分子筛催化剂)上活性氧被消耗形成氧空穴,TEC 生成的活性中间体被进一步氧化为CO 2和H 2O,催化剂的活性位被还原形成还原态活性位㊂第二步是空气的氧气被催化剂吸附后填补其表面的氧空位,形成一个活性氧消耗和生成的循环㊂图3㊀MVK 机理模型图[16]Fig.3㊀MVK mechanism model [16]无论是LH㊁ER 还是MVK 模型,其反应基本过程可以归结为气相中VOCs 经过内外扩散作用进入催化剂表面,其中,吸附在催化剂表面的VOCs 分子(原子)经过一步或两步反应,被气相中同样吸附于催化剂表面的氧气或催化剂中的晶格氧最终氧化成为CO 2和H 2O,之后生成的CO 2和H 2O 从催化剂表面脱附,通过扩散作用重新返回气相中,而气相中持续不断通入的O 2填补催化剂表面上的氧空位或吸附态的活性氧物种,最终实现了一个完整的吸附㊁去氧㊁解吸㊁补氧和再生的氧化还原反应㊂2㊀催化剂研究进展催化剂是催化燃烧的核心,选用不同的工艺制备出活性16㊀广㊀州㊀化㊀工2021年2月高㊁稳定性好㊁抗毒性强和寿命长的催化剂是目前的研究热点[17]㊂贵金属催化剂主要以Pt㊁Au㊁Pd㊁Ag等为活性物质,其技术成熟且催化剂活性高,但会因S元素的存在而中毒,且原材料价格昂贵㊂目前,国内外研究不同方式㊁不同配比和辅助添加剂来制备催化剂㊂研究表明制备方式可改变催化剂的理化特性㊂Maryam等[18]在湿浸法的基础上采用超声辅助,制备出的催化剂在225ħ下对甲苯的净化效果可达95%以上,证实超声对材料表面形貌和元素分散有积极的影响㊂辅助组分的添加也会对催化剂性能产生显著影响㊂Wang等[19]在Pd-Pt催化剂制备过程中加入适量油酸(OA),通过油酸改善了Pd和Pt在SiO2上的分散性,从而提高催化性能㊂贵金属的配比也是影响催化剂活性的重要因素,Chen等[20]通过改变Pd与Pt元素的配比发现,Pd-Pt(1 1)/γ-Al2O3对苯在200ħ下的氧化活性最好,且该催化剂在190ħ下保持了95%的苯转化率1000h,对水和氯中毒都有较好的抵抗能力㊂非贵金属催化剂的价格较低,但其活性不如贵金属催化剂,需加以改性来提高催化效率㊂复合金属催化剂在一定条件下,可以达到贵金属催化剂的催化效果,是目前催化氧化领域研究热点㊂复合金属催化剂中金属间的协同作用是提高催化剂活性的关键㊂Zhao等[21]对比了Co3O4㊁MnO x/Co3O4及Co3O4@ MnO x对于丙酮的去除率,得出三者催化活性关系:Co3O4< MnO x/Co3O4<Co3O4@MnO x,其原因为MnO-4与Co2+在二次水热过程中发生反应提高了Co2+和吸附氧的种类㊂不同的制备方法对复合金属催化剂的活性也有着一定的影响,Guo等[22]对比了溶胶-凝胶法制备的GdMnO3与酸处理法原位生成的GdMn2O5/GdMnO3,发现GdMn2O5/GdMnO3-1.00催化剂对2-乙氧化基乙醇氧化的催化活性有了显著提高㊂通过分析得出:这种在酸处理过后的催化剂具有更大的比表面积和体积,更大的Mn4+含量和丰富的吸附氧物种㊂3㊀结㊀语催化剂中毒问题是催化氧化需要攻克的一大难点问题㊂催化氧化机理的研究对催化剂设计和应用至关重要,有必要从机理上进一步完善催化剂的抗中毒和长寿命设计㊂另外,从催化剂制备方法和配方方面着手,研究出活性高㊁抗中毒能力强㊁使用寿命长的催化剂是今后研究的重点㊂基于经济㊁环境效益考虑,催化剂的再生也是重中之重,将废弃的催化剂进行再生处理也是目前研究的热点问题㊂参考文献[1]㊀Olsen E,Nielsen F.Predicting vapour pressures of organic compoundsfrom their chemical structure for classification according to the VOC: Directive and risk assessment in general[J].Molecules,2001(6):370-389.[2]㊀Ojala S,Pitkaaho T,Laitinen T,et al.Catalysis in VOC abatement[J].Topics in 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钴基整体式催化剂的研发及其VOCs催化氧化性能和稳定性研究

钴基整体式催化剂的研发及其VOCs催化氧化性能和稳定性研究钴基整体式催化剂的研发及其VOCs催化氧化性能和稳定性研究摘要：挥发性有机化合物（VOCs）是致使环境和人体健康问题的主要源头之一。

因此，开发高效催化材料用于VOCs的降解变得越来越重要。

本文主要研究了钴基整体式催化剂在VOCs催化氧化过程中的性能和稳定性。

本研究以水热法合成了一种钴基整体式催化剂，该催化剂具有高比表面积和优异的催化性能。

利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对催化剂的形貌和晶体结构进行了表征。

结果显示，催化剂具有多孔结构，并且钴氧化物颗粒均匀地分布在载体上。

XRD结果表明，催化剂主要由钴氧化物组成。

此外，通过比表面积测试（BET），测得催化剂的比表面积为XXX m^2/g，说明该催化剂具有较好的吸附能力。

接下来，我们对该催化剂的VOCs催化氧化性能进行了评估。

首先，选择了苯作为模型VOCs进行实验。

通过气相色谱仪（GC）分析反应产物，评估催化剂的降解能力。

结果显示，在250℃下，催化剂对苯的完全氧化率可达到XX％。

进一步调查了反应温度、空速和氧浓度对反应的影响。

结果表明，当反应温度在XXX℃时，催化剂的降解效果最佳，反应空速为XXX L/h时，催化剂的催化性能也较好。

此外，随着氧浓度的增加，催化剂的降解能力也有所提高。

稳定性是衡量催化剂性能的关键因素之一。

因此，我们在连续反应条件下评估了催化剂的稳定性。

结果表明，在连续运行150小时后，催化剂的降解能力保持稳定，完全氧化率仍超过XX％。

此外，通过SEM和TEM对催化剂进行了形貌和结构表征，结果显示催化剂形貌和晶体结构基本不变，证明了催化剂的良好稳定性。

综上所述，我们成功开发了一种钴基整体式催化剂，并评估了其在VOCs催化氧化过程中的性能和稳定性。

研究结果表明，该催化剂具有较高的催化活性和稳定性，可作为一种有效的VOCs降解材料。

更进一步的研究将着重于优化催化剂的性能，以实现更高的催化活性和更长久的稳定性总的来说，我们成功开发了一种钴基整体式催化剂，用于VOCs的催化氧化过程。

含氯挥发性有机物催化燃烧研究进展

上得到Pt/AOOs催化剂，研究其对氯苯（CB）催化燃烧的性能％结果表明，在反应温度440 C时,氯苯完全转化，但产生大量的多氯代苯，这是由于Pi和C1 生成的 PiOCi 种催化氯进一氯化生成氯苯。ScirS Salvatore 等）22* 将 AOO3载体换成 H -ZSM -5 和H- 0后，催化燃烧氯苯的活性有所提高,且沸石为载体时多代氯苯的选择性更低，这是由于沸石的 “择型效应”，较小的沸石通道尺寸阻碍进一步氯化生成氯 %
于CVOCs的高挥发性和稳定性,使CVOCs的消除成为VOCs治理过程中的一个难题［5-6］ %
CVOCs的消除目前主要分为非破坏性的回收技术和破坏性的降解技术。非破坏性回收技术中的吸附法一8*操作灵活,成本低廉,是一种适合处理低
浓度CVOCs的高效方法；吸收法、膜分离和冷凝法回收CVOCs能耗高，价格昂贵⑼。破坏性降解技术
活性位，使催化剂中毒％因此,Pt和Pd在催化燃烧
CVOC 过程
毒
,
产生氯副产
物［17-19］% Ru基催化剂因其不易中毒，活性较高且
价格相对低廉，广泛应用于CVOCs的催化燃烧过程中［20］%
1.1 Pt基催化剂 Van Den BrinkRuud W 等）21* 将 Pi 负载在 A12O3
Research advancements on catalytic combustion of chlorinated volatile organic compounds
, , , Fang Zhiyong' Wang Yingpu2 Zhang Shua* 5an Minghan3 *
( 1 .AnhucBoguangsun EnecaonmeniaePaoieaicon TeahnoeogsCo. ， Lid. ， Tong ecng 244000 ， Anhuc， Chcna； 2. Cangzhou Risun Chemicai Co. , LtO. , Cangzhou 061000 , Hebei, China ；

挥发性有机污染物催化燃烧催化剂研究进展

挥发性有机污染物催化燃烧催化剂研究进展
王丹君;杨智云;山东明
【期刊名称】《山东化工》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】挥发性有机污染物(VOCs)被认为是光化学烟雾的关键组分,是臭氧和细颗粒物(PM_(2.5))的重要前体物。

催化燃烧(氧化)技术可有效去除VOCs,将其转化为无害化的二氧化碳和水,已成为目前最具有应用前景的VOCs销毁技术之一。

本文综述了VOCs催化燃烧过程中整体式催化剂制备方法、载体和活性组分对催化剂性能的影响,详细讨论了贵金属、非贵金属作为活性组分对催化剂性能的影响,并对催化燃烧法降解VOCs提出了展望。

【总页数】5页(P101-104)
【作者】王丹君;杨智云;山东明
【作者单位】陕西煤业化工技术研究院有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ426;X51
【相关文献】
1.MnO2催化剂的制备及其催化氧化挥发性有机污染物的研究进展
2.铈基催化剂在挥发性有机物催化燃烧治理中的研究进展
3.陶瓷基整体式催化剂催化燃烧挥发性有机物的研究进展
4.挥发性有机污染物光催化降解催化剂的研究进展
5.钙钛矿催化剂催化燃烧挥发性有机物的研究进展
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2024年VOCs催化剂市场发展现状

2024年VOCs催化剂市场发展现状引言Volatile Organic Compounds（VOCs）是一类具有挥发性且有机化合物特性的化学物质，包括苯、甲烷、丙烯等。

由于其具有毒性、易挥发以及对臭氧层的破坏等不良影响，VOCs被广泛认为是空气污染的主要来源之一。

为减少VOCs的排放和对环境的危害，催化剂技术应运而生。

本文将探讨VOCs催化剂市场的发展现状，分析其行业趋势和市场前景。

催化剂的定义与分类催化剂是一种物质，在化学反应中以加速反应速度、降低反应温度需求及改善产品选择性等方式发挥作用。

按照催化剂的物理状态和使用方式的不同，可将其分为固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂等类别。

VOCs催化剂属于固体催化剂的一种。

VOCs催化剂市场概述VOCs催化剂市场正迅速发展。

随着环境保护意识的增强和相关法规的实施，各国对VOCs排放进行了严格的管控，从而促进了VOCs催化剂的需求增长。

此外，工业领域中VOCs的应用也不断扩大，如化工、印刷、制药等，也为VOCs催化剂市场的发展提供了机遇。

VOCs催化剂市场的行业趋势技术创新助推市场发展随着科技进步的推进，新型VOCs催化剂不断涌现。

这些催化剂具有更高的活性、更好的选择性和更长的寿命，能够满足不同行业对催化剂的需求。

技术创新将进一步推动VOCs催化剂市场的发展。

智能化催化剂的兴起随着物联网、大数据和人工智能等技术的应用，智能化催化剂逐渐兴起。

这些催化剂可以通过传感器实时监测反应条件和催化剂状态，实现自动调节和优化反应过程。

智能化催化剂的出现将提高反应效率，减少运营成本和资源浪费。

环保法规的不断加强随着环境保护法规的不断加强，各国对VOCs排放的限制力度逐渐加大。

这将进一步推动VOCs催化剂市场的发展，因为催化剂可以有效地降低VOCs的排放，帮助企业符合环保法规的要求。

VOCs催化剂市场的挑战与机遇技术难题是一个挑战VOCs催化剂研发面临一些技术难题，如活性材料的选择、催化剂的稳定性和寿命等。

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VOCs催化燃烧整体式催化剂的研究进展
作者：麦荣坚，李永峰，余林，刘祖超，史利涛，潘霁飞，陈林渺， Mai Rongjian， Li Yongfeng， Yu Lin， Liu Zuchao， Shi Litao， Pan Jifei， Chen Linmiao
作者单位：广东工业大学轻工化工学院,广州,510006
刊名：
化工新型材料
英文刊名：NEW CHEMICAL MATERIALS
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