催化燃燒作為廢氣處理的一種方法，它的原理是什么呢？
一、催化燃燒的基本原理
催化燃燒是典型的氣-固相催化反應，其實質(zhì)是活性氧參與的深度氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時催化劑表面具有吸附作用，使反應物分子富集于表面提高了反應速率，加快了反應的進行。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下，發(fā)生無焰燃燒，并氧化分解為CO2和H2O,同時放出大量熱能。
催化燃燒起燃溫度低，

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二、催化劑及燃燒動力學

2.1催化劑的主要性能指標

在空速較高，溫度較低的條件下，有機廢氣的燃燒反應轉化率高，表明該催化劑的活性較高。催化劑的活性分誘導活化、穩(wěn)定、衰老失活3個階段，有一定的使用限期，工業(yè)上實用催化劑的壽命一般在2年以上。使用期的長短與活性結構的穩(wěn)定性有關，而穩(wěn)定性取決于耐熱、抗毒的能力。對催化燃燒所用催化劑則要求具有較高的耐熱和抗毒的性能。有機廢氣的催化燃燒一般不會在很嚴格的操作條件下進行，這是由于廢氣的濃度、流量、成分等往往不穩(wěn)定,因此要求催化劑具有較寬的操作條件適應性。催化燃燒工藝的操作空速較大，氣流對催化劑的沖擊力較強，同時由于床層溫度會升降，造成熱脹冷縮，易使催化劑載體破裂，因而催化劑要具有較大的機械強度和良好的抗熱脹冷縮性能。

2.2催化劑種類

目前催化劑的種類已相當多，按活性成分大體可分3類。

2.2.1貴金屬催化劑

鉑、鈀、釕等貴金屬對烴類及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且使用壽命長，適用范圍廣，易于回收，因而廢氣燃燒催化劑。如我國采用的Pt-Al2O3催化劑就屬于此類催化劑。但由于其資源稀少，價格昂貴，耐中毒性差，人們一直努力尋找替代品或盡量減少其用量。

2.2.2過渡金屬氫化物催化劑

作為取代貴金屬催化劑，采用氧化性較強的過渡金屬氧化物，對甲烷等烴類和一氧化碳亦具有較高的活性，同時降低了催化劑的成本，常見的有MnOx、CoOx和CuOx等催化劑。大連理工大學研制的含MnO2催化劑，在130°C及空速130001-1的條件下能消除甲醇蒸氣，對乙醛、丙酮、苯蒸氣的清除也很有效果。

2.2.3復氧化物催化劑

一般認為，復氧化物之間由于存在結構或電子調(diào)變等相互作用，活性比相應的單一氧化物要高。主要有以下兩大類:

(1)鈣鈦礦型復氧化物

稀土與過渡金屬氧化物在一定條件下可以形成具有天然鈣鈦礦型的復合氧化物，通式為ABO3，其活性明顯優(yōu)于相應的單一氧化物。結構中一般A為四面體型結構，B為八面體形結構，這樣A和B形成交替立體結構，易于取代而產(chǎn)生品格缺陷，即催化活性中心位，表面晶格氧提供高活性的氧化中心，從而實現(xiàn)深度氧化反應。常見的有幾類如: BaCuO2、LaMnO3等。

(2)尖晶石型復氧化物

作為復氧化物重要的一種結構類型，以AB2X4表示.尖晶石亦具有優(yōu)良的深度氧化催化活性，如對CO的催化燃燒起燃點落在低溫區(qū)(約80"C)，對烴類.亦在低溫區(qū)可實現(xiàn)*氧化其中研究活躍的CuMn2O4尖晶石，對芳烴的活性尤為出色，如使甲苯*燃燒只需260°C，實現(xiàn)低溫催化燃燒，具有特別實際意義。

3.3 催化劑負載方式

催化劑活性組分可通過下列方式沉積在載體上: (1) 電沉積在纏繞或壓制的金屬載體上; (2)沉積在顆粒狀陶瓷材料上; (3)沉積在蜂窩結構的陶瓷材料上。金屬載體催化劑一般是將金屬制成絲網(wǎng)或帶狀，然后將活性組分沉積在其上。金屬載體催化劑的優(yōu)點是導熱性能好、機械強度高，缺點是比表面積較小。陶瓷載體結構有顆粒狀及蜂窩狀兩大類，陶瓷材料通常為硅-鋁氧化物。顆粒狀載體的優(yōu)點是比表面積大，缺點是壓降大以及因載體間相互摩擦，造成活性組分磨耗損失。蜂窩載體是比較理想的載體型式，具有很高的比表面，壓力降較片粒柱狀低，機械強度大，耐磨、耐熱沖擊。

三、有機廢氣催化燃燒技術進展.

有機廢氣是石油化工、輕工、塑料、印刷、涂料等行業(yè)排放的常見污染物，有機廢氣中常含有烴類化合物(芳烴、烷烴、烯烴)、含氧有機化合物(醇、酮、有機酸等)、含氮、硫、鹵素及含磷有機化合物等。如對這些廢氣不加處理，直接排入大氣將會對環(huán)境造成嚴重污染，危害人體健康。傳統(tǒng)的有機廢氣凈化方法包括吸附法、冷凝法和直接燃燒法等，這些方法常有易產(chǎn)生二次污染、能耗大、易受有機廢氣濃度和溫度限制等缺點。而新興的催化燃燒技術已由實驗階段走向工程實踐，并逐漸應用于石油化工、印刷、涂料、電線加工等行業(yè)。

3.1.2適用范圍廣

催化燃燒幾乎可以處理所有的烴類有機廢氣及惡臭氣體，即它適用于濃度范圍廣、成分復雜的各種有機廢氣處理。對于有機化工、涂料、絕緣材料等行業(yè)排放的低濃度、多成分，又沒有回收價值的廢氣，采用吸附催化燃燒法的處理效果更好。

3.1.3處理效率高，無二次污染

用催化燃燒法處理有機廢氣的凈化率一般都在95%以上,產(chǎn)物為無害的CO2和H2O (雜原子有機化合物還有其他燃燒產(chǎn)物)，因此無二次污染問題。此外，由于溫度低，能大量減少NOX的生成。

3.2催化燃燒的經(jīng)濟性

影響催化燃燒法經(jīng)濟效益的主要因素有:催化劑性能和成本;廢氣處理中的有機物濃度;熱量回收效率;經(jīng)營管理和操作水平。催化燃燒雖然不能回收有用的產(chǎn)品，但可以回收利用催化燃燒的反應熱，節(jié)省能源，降低處理成本，在經(jīng)濟上是合理可行的。

關鍵詞：催化劑貴金屬絕緣材料