环保催化剂的现状与进展_涂学炎

使用 贵 金 属 的 量 大 研 制 降低 贵金 属 含 量 甚 至 替 代 贵金属 的催 化剂倍受 重 视 这 一 领 域的 研究 在世 界
范围 内正 方兴未 艾 但 在 目前 的 条 件 下 想 完 全 用 贱金属取 代 贵金 属 的 作 用 是 有 困 难 的 研 究 表 明
, ,
. .
,
玩 一 早期 使 用 的 催化 剂 是 蜂 窝 状 载 体铂催 化剂
远 的 将来 势必 在 我 国 治 理 工 业 废 水 的工 程 中发挥
巨 大的 作 用 可 以 预 料 随 着 人 们 对 环 境 保 护 的 日
.
,
烧 催化 转化 的过程 将三 废 中有 害 有 毒 物质 转 变
,
,
,
,
为无 毒 无 害或有 用 的物质 对 于 前 者 一 般 归 于 化
,
.
,
益重 视 环 保 催 化 产 业 将 会 以 两 位 数 速 率 高 速 增
.
.
d 双 层催 化 P
,
了 电晕 法予 以 除去 另 外 该法 还 可 同时得到 作 为 副
剂 通过调 整 不 同层 的
.
,
Ce ( 几的含量 可
达到 低 温
,
产物 的 (N 氏 )2 以玉 贵州工 学 院 提 出 了 用 软锰 矿 吸
] 5 附低浓 度 厌万 且 可 生 产 硫 酸 锰 [ ] 6 本 原理 为[ 孔
%
,
.
,
率 才 能不 断 地 满 足 人 类 对物 质 文 明 的 需 求 实 现
,
,
0 9
而工 业 环 保 催 化 剂 包 括 控 制 发 电厂 和 锅 炉
, , , ,
.
,
人 类 社 会 经 济 和 生 态 的 协 调 发 展 创 造 美 好 的未
,
,
烟 道 气 硝 酸 厂 尾 气 烤漆 房尾 气 焚 烧炉 废 气 及废
.
,
排 放 的 绿 色工 艺 这 将 逐渐成 为 化工 催 化 工 艺 的 主
流 而 生 产 工 艺 后 过 程 中的 催 化剂 主 要 是 对 现 有 生 产 中产 生的 废气 废 水 和 固 体废 弃 物 通 过 催 化燃
,
.
.
,
理 高浓 度有 机 废 水及 重 金 属 污 染 废水 的 技术 在不
,
0
19 8
一
6 0
一
2 收稿 1
化学 专辑
.
涂学炎 等 环 保 催化 剂 的现 状与 进 展
:
长 环保 催化剂 必 将 会 在 保 护环境 中发 挥越来 越 重 要 的作 用
1
.
去4 0
% 一7 0 %
的NO x 可 是若 采 用 改 进 燃 烧 技术
. .
,
也 仅能降 低 1 0 % 一3 0 % 的 No x
,
,
此 皿 需 一种 新 型 的催 化 载 体 能 耐 高温 对
.
,
,
NO x
-
z SM 5 在 富氧 从 有 高 的选 择性 目前 发现 u c 条件 下 对 N O x 的 直接 分解 有 很 高 的 活 性 但 有 水
一 一
.
吸 收为主 对 于 N x O 尤 其是 在 3 无 和 N O x 同时 存 在时 必 须 消耗 大 量 能 源 美 国 人 用 黄 磷 碱 吸 收 的
摘要
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本 文 系统 地 综述 当今 世 界上环 保催化 剂研 究 和 工业 化 应用 的现 状 以 及 最 新进 展 介 绍 了汽 车尾气
, , ,
.
净化催化剂 工业 废气 有 机废 气 净 化 剂及 有 机废 水 净化 催化 剂等 的 催化 活 性 元 素 组 成 载体 类 型 及 其 净化原
理 尤 其 是对催化 湿 空 气 氧化 处理 高浓 度生 化难 降解 有 机 废 水 的 催化 剂 以 及低 温 起 活 催化剂进 行 了 较 深 人 的 论述
O
+ +
:
.
(< 5 0 ℃ ) 和 高 温 ( > 5 0 0 ℃ )条 件 下 的三 效 催 化 活
美 国 人 也 进行
.
性 总的 来说 此方 面 的 机理 研 究相 对 滞后 与 实 际
应 用 还有 差 距 若 在 机 理 研 究 方 面 获得 突破 可 望 开 发 出更新 更好 的 催化 剂 [ 1 3
工 业 废气治 理 催化 剂
,
3 的 强 烈腐蚀性 寻 找 一 种 新的 还 原 H 剂 如 C 氏 q 执 等 业 已 成 为 目前 N o x 选 择性催
N
, , ,
大 气 中 以玉 N o x 大
,
.
化剂 研 究 的 热点 之 一
2 2
.
部分来 源于火 力 发 电 厂 硝 酸 厂 及 各 种 冶炼 厂 矿
、
.
有 机废 气净 化 催化 荆
, , ,
.
有 机 废 气 种类 繁 多
,
.
,
用选 择性催 化 还 原 法 可 除去 9 0 % 煤 重 油及天 然
有饱 和 烃 不 饱和 烃 卤代 烃 含硫 有 机 物 含 氮有 机 物等 目前对 于 烃类 废 气 的 处理 比较 完 善 对 高
体及 增大 催化剂 中贵金 属 含量 这些 方法 都是 比较
被动 的 办法 最 近 报 道 的 金 催 化 剂 表现 出 良 好 的
.
.
几 + NO 将含 N q
N
N
一 Nq 一 段万
+
.
一场
几几
十
百度文库
O
+
NH
3
的 混 合 废 气 用 水淋 洗
,
,
,
2 生 成 ( M 么 ) 以飞 和 N 氏 N 几 从 而 实 现 以 儿 和
除去 工 厂 中 产 生 的
No
,
x ,
现 采用 的 方法是在
汽 车尾气 净化催化剂 研 究进 展
经过 2 ] 已 经在 美 2 0 余 年 的 努力 三 效催 化 剂 [
, 、 、
.
进行 催 化还 原时 添加 氨 以 达到 选 择性 地 还原
NO
x
的 目的
ZN
.
国 日本 西 欧等 发达 国 家得 到 了普 遍应 用 由 于 其
. .
害控制 在对 人 类 的 生 存 与 健 康 以 及 对 生 态 环 境 可 接受 的限 度 内 是 人 类 在 即 将 步 人 2 1 世 纪 时遇 到
,
业才 刚刚 起 步
,
.
据预测 到 20 0
21 0 0
,
年 我 国 的 汽 车 保 有量 将达
.
的 巨 大 挑 战 其 中 环 保 催 化剂 将 在 2 1 世 纪 扮 演越
水 等所 用 的 催 化 剂 约 占 1 0 % 但据预测 工 业环
, ,
来
.
追 求生 产 的 最 高经济 效率 而又 将 生 产 过 程对 环 境 的 伤害或 破 坏 降 到 最 低 程 度 即 把 其影 响 或危
,
,
保催 化剂将 以 年 高 达 7 2 7 % 的 速 度增 长 正 在 形 ‘ 成一 新型 的 环 保 产 业 〔〕 目前 我 国 的 环 保 催 化 产
于 世 界 人 口 的激 增 环 境 资 源 生 态 问 题 日趋 严 重
, ,
.
学 化 工 催化 剂研 究的 范 畴 而 后 者 将是 本文 讨 论 的 重点
.
,
,
环保 催 化剂是 7 0 年代末 才在 催 化 剂 行业 中异
军 突 起 的 目前 已 占有 一 席之 地 其 发 展 之迅 猛 令 当今世 人 瞩 目 其 中 美 国 日本 的环 保催 化剂 市 场
x Q
+
ZNH 3
+
1 / Zq
2
姚
.
+
3
O
.
日
,
本生 产 了一 种 非 铂 选 择 性 催 化 剂 主 要 是 以 T i q
为载 体 活 性 成 分 为 叭 氏 u o 当温 度 z 几 或C e F 为3 0 0 一4 0 0℃ N O x /NH 3 的摩 尔 比 为 0 3 一 0 8
, ,
.
万 辆 20 0 1 年 将达 50 ( ) 万辆 毫无 疑间 这些 X
,
来越 重 要的 角色 从 广 义来 讲 环 保 催 化 剂 的 应 用 包 括 生 产 工 艺 中和 生 产 工 艺 后 的 两 个 环 节 对 生 产
工 艺 中的 催化 剂 不 仅 要 求 催化 剂 本 身 具有 高 的 选
q 的 转化 还 原 法 它 的 特 点 是无 需 加 热
.
x 如 O
,
N
NO x
可
5 % 可 是 这一 改 进 将会 使 的效率 并节 省 燃 油 1
.
,
节 省大量 能源
,
尾气 温度提 高 从 而 使 现 行 的 三 效 催 化 剂失 效 因
,
.
综 上 所 述 在 治理 工 业 废 气 汉 入 时 一 般 以 碱
销售 额 分 别从 1 9 7 8 年 的 二 亿 和 三 亿 美 元猛 增 到
,
.
.
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,
、
、
,
所带 来 的 后 果 走 可 持续 发 展 的 道 路 越来 越成 为 各 国 政 府和 人 民的 共识 经 济 要 发 展 人 类 要生 存
, , ,
.
.
,
,
,
19 1
年 的各 6 5 亿 美 元 据
.
.
F 玲e d
n o
a i
集团预测
,
社 会要 进步 只 有 在 保 护 环 境与 生 态 的 前 提 下 最
大 限 度地 追 求资 源 的 合 理 利 用 达 到最 高的生 产效
到 本 世 纪 末 美 国 的环 保催 化剂 的 销 售额将 可 达到
20
,
亿 美元 在环 保催 化 剂 中 汽 车 尾 气 净化 剂 约 占
源 有 限 目前研 究 的全 把 三 效催 化 剂 很有 实 用 价 值
n 及 现 实意 义 E g h a d 公 司研 制 的全 r
. .
. .
时 Nx O 的 除 去率 为 8 0 % 对 于 去 除 以无 一 般 采 用 炉 内喷 钙 燃烧 尾气 采 用 石 灰 乳 碱 亚 硫 酸钠 循
,
.
低温 CO 氧化 活 性 可 望 在 此 领域有 突破
,
.
x 的 净 化 脱 除 此 法 的关 键 是 将 o
, ,
.
NO
转化为
N
O 的选 择 性还 原 将 是今 后 研 究 x 攻关的 重 点之 一 加大 刀 F 比 可 明显 提 高发 动机
贫燃条件 下
, ,
N
x 使 之易 为碱 吸 收 有 别 于 一 般 通 用 的 o
云 南 大 学 学 报 ( 自然 科 学 版 )
J佣吻目 o f y 血n
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19 8
,
0 2
《 化学 专辑 )
:
35 4 ~ 3 57
C N 53
一
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环 保 催化 剂 的现 状 与 进 展
涂学炎 高诚 伟
, ,
¹
戴树 姗
( 云 南大学 化 学系 昆 明 6 500 9 1 )
.
,
.
,
,
.
.
有 些 贱金属 催 化剂虽 然 在 高温 表现 出 一 些 活 性 但
其耐硫 耐 铅 中毒 性 能却 相 当 低 目前 可 行 的 办 法
是 研 究掺 杂 稀 土 氧 化 物 及 其 对 贵 金 属 活 性 的 影 响 达 到 充 分 发挥 贵 金 属的 催 化 活 性 从 而 最 大 限 度 地 降低 贵金 属 的 用 量 尤 其 是 锗 的 价 格 较 高 资
.
,
.
了 用 黄磷 碱 法 同 时 脱 去 以无 和 N Q x 的 实 验 其基
,
q q
大 部 分碳 氢化 合物 的污 染 均 发生 在 汽 车 冷 启 动 及 怠速 状 态 下 因此 迫 切 需要 研 制 一 种 低 温 活 性
.
高的 氧化 催化 剂 现在解 决的 办 法 是 采用 电加 热载
.
,
.
.
,
汽车尾 气 随 着我 国的 有 关汽 车尾 气排放 的立 法 均 会得 到有 效 的 治理 因而 此环 保 催化 剂 的 市场 份额
.
,
将 高达 5 0 亿元 人 民 币 我 国 的火 力 发 电厂 有 色
.
,
择 性和 高的 活 性 还 要 求此催 化 工 艺 过 程 是无 三 废
,
冶 金 黑色 冶金等 工 业废 气 的治理 也 急 需大 量催 化 剂 最 近 研 制 成 功 的 高 温 高压 催 化 氧 化 ( C W O ) 处
,
,
,
,
,
: 环 氨 吸 收 的 办法解 决 目前 的 问 题是 这 一 方法 的
,
.
,
能耗 均较高 一 般 要 占发 电 厂发 电 量 的 5
, ,
% 左右
,
.
,
在 一 般 的 发 电 厂 冶 炼 厂 的 尾 气 中 以儿 和
NO x
往往 同时 存 在 必须 予 以 同时 除去 国 内发 展
. .
.
关 键词
,
环 保 催化剂 废 气 净化 催 化 湿空 气 处 理 技 术
,
.
本 世 纪 以 来 人类在 经 历 了 两 次 世界 大 战及 几
次经 济 危机 冲击后 社 会 经 济 正 处于 巨 大 变化与 高 速 发 展 的 时 期 人们 在 品 尝高速 经济 发展及 高技术 给 自身 带来 高度物质 文 明 的 同时 也 不 得 不 忍受 由
,
.
工 艺 虽 然有 其 独 到之 处 但 是 黄磷 易 燃 有 毒 存 在不 安全 的 隐患 对 一 般 企 业 恐 难 实 现 现 实 的 解
,
.
,
,
,
,
] ’ 汽 存在 时 极 易失 活 [
,
.
决方 案 应该 是 努 力 寻找 一 种 低 温 外 由于
, ,
N
x 还原剂 另 O
.
2
2 1
.
废 气治 理 催 化剂