詳細(xì)介紹
RCO催化燃燒設(shè)備是治理有機(jī)廢氣的有效方法,其特點(diǎn)是起燃溫度低、無(wú)二次污染、余熱可回用、操作方便、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低,在國(guó)外使用已有幾十年的歷史。在我國(guó),催化燃燒技術(shù)已成功地被應(yīng)用于化工、輕工、儀表等行業(yè)的廢氣治理及凈化,收到了良好的效果。
目前催化燃燒設(shè)備普遍使用鉑、鈀為活性物質(zhì)作的貴金屬催化劑載體,貴金屬催化劑具有活性高、機(jī)械強(qiáng)度大、阻力小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)早曾使用鉑絲或鉑屑作為催化燃燒的催化劑,但因成本高、資源少,使用受到限制。隨著環(huán)保工作的深入開(kāi)展,我國(guó)的廣大科學(xué)工作者為進(jìn)一步提高催化效果,降低成本,促進(jìn)催化燃燒技術(shù)的推廣,很多科研單位、工廠和高校做了不少研究工作,相繼推出了各種類型的催化劑。
一、催化劑
1、金屬載體催化劑
此類催化劑以耐熱合金為載體,采用電鍍或化學(xué)鍍等方法將活性金屬鉑、鈀及過(guò)渡金屬氧化物附著于各種形狀的金屬載體表面。
①稀土鈣欽礦型蜂窩狀載體催化劑
該催化劑活性組分為復(fù)合金屬氧化物,具有較高的催化活性和穩(wěn)定性,同時(shí)具有很大的自由截面和幾何外表面積,單位體積催化劑處理能力比其他催化劑高,是一種新型催化劑。
②蓬體球載體催化劑
將耐熱合金絲制成球狀載體鍍鈀而成,具有制造工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低、熱傳導(dǎo)性能好、熔點(diǎn)高、抗氧化性能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
2、非金屬載體催化劑
①陶瓷蜂窩狀載體催化劑
該催化劑采用耐熱陶瓷制成蜂窩狀載體骨架,浸涂過(guò)氧化鋁、鈀和鉑,在一定溫度下烘干而成。陶瓷蜂窩狀載體催化劑自由空間大,自身磨損率低,不易產(chǎn)生灰芒、床層阻力小,目前廣泛用于漆包有機(jī)廢氣治理。
②浮石載體系列催化劑
該系列催化劑為杭州大學(xué)利用天然絲光浮石作載體,浸涂少量鉑而制成的催化劑,其活性和穩(wěn)定性都很好,缺點(diǎn)是空速較低,一般多用于噴漆作業(yè)有機(jī)廢氣的治理,目前在漆包工廠有機(jī)廢氣的治理中也逐步得到應(yīng)用。
二、催化機(jī)理及反應(yīng)過(guò)程
1、催化機(jī)理
催化燃燒的實(shí)質(zhì)是活性氧參與的劇烈氧化作用。由于催化劑活性組分鈀、鉑及某些過(guò)渡金屬氧化物具有在一定溫度下連續(xù)不斷地將空氣氧活化轉(zhuǎn)移的特性,被活化的氧分子與反應(yīng)物接觸時(shí)將自身獲得的能量迅速轉(zhuǎn)移給反應(yīng)物分子而使其活化,加速氧化反應(yīng)的進(jìn)行。
活性組分的不同,那么提供活性氧的方式也不同,鈀、鉑以吸附氧形式轉(zhuǎn)移,氧化物則以晶格氧形式轉(zhuǎn)移,活化自由能不同,則催化活性也不同。
2、反應(yīng)過(guò)程
RCO催化燃燒設(shè)備的反應(yīng)原理是典型的氣-固相催化反應(yīng),反應(yīng)過(guò)程是氣相中的反應(yīng)組分首先從氣相主體擴(kuò)散到催化劑的外表面進(jìn)行燃燒,之后催化劑表面再度擴(kuò)散到氣相主體,整個(gè)擴(kuò)散與催化反應(yīng)組成氣-固相的催化反應(yīng)過(guò)程,此過(guò)程既是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程,同時(shí)又是一個(gè)傳熱過(guò)程,放出的熱量自催化劑表面?zhèn)髦翚庀嘀黧w隨之排出。因此,反應(yīng)速度不僅決定于催化劑表面活性中心數(shù)及其活化能,而且受擴(kuò)散過(guò)程的影響。