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摘要：近年來,隨著生態環境的逐漸惡化,揮發性有機物的淨化管理越來越遭到社會各界專家和學者的廣泛重視。揮發性有機物的管理技術重要包含吸附技術等收受接管技術和催化氧化技術等破壞技術,催化氧化是處理揮發性有機物的一種較為徹底的技術,具有能耗低、無二次淨化、平安性好和適用范圍廣等優點。通過對揮發性有機物處理技術,催化氧化機理和揮發性有機物氧化催化劑等幾個方面的介紹,旨在推動揮發性有機物管理特別是催化氧化技術的進展。
當今社會，年夜氣環境的日益破壞與人們對美妙棲身環境的請求構成了牴觸。國際、國內環保法令法規和標準的制訂也越發嚴格，對年夜氣環境的管理刻不容緩。常規的年夜氣淨化物包含顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和揮發性有機物等。揮發性有機物( Volatile organic compounds，VOCs) ，凡是指常壓下沸點處在50～260 ℃的有機化合物，范圍觸及廣泛，如烷烴、芬芳烴、醇類、包養醛類、酮類和酯類等。許多VOCs毒性很年夜，包含熟知的甲醛、苯、丙酮和苯乙烯等。
VOCs排放源包含生涯源、路況源和工業源3類，隨著我國社會的進步和經濟的發展，直接排放的、VOCs導致的淨化和VOCs通過一系列反應導致的二次淨化( 如光化學煙霧) 非分特別嚴重，保護環境的形勢也加倍嚴峻。生涯中VOCs 的來源包含裝修、餐飲業的油煙和日化用品等; 路況中VOCs的來源重要是機動車的尾氣; 工業中排放的VOCs種類最多，觸及面最廣，包含石化、印刷、噴涂和塑料等行業。
由此可見，VOCs的來源廣泛，其排放不僅會迫害年夜氣環境，產生光化學煙霧; 還會對人類安康形成影長期包養響，誘發一系列疾病。是以，急切需求尋找對VOCs有用的管理技術，以下降VOCs 的排放量。
1 管理技術
VOCs的把持和管理技術重要包含收受接管技術和破壞技術，根據分歧的廢氣種類和濃度，可選用分歧的方式。對于濃度較高、氣氛單一和價格較高的VOCs，可進行收受接管再應用。收受接管技術重要包含吸附技術、接收技術、冷凝技術和膜技術等。對于中低濃度( 普通為5 000 mg /m3 以下)和氣氛復雜、沒有應用價值的VOCs，可采用破壞技術進行打消，重要包含催化燃燒技術( 催化氧化技術) 、熱力焚燒技術、生物技術和包養網等離子體技術等。
吸附法和接收法是指應用吸附劑或接收劑將工業廢氣中VOCs 吸附或接收，其實質只是將VOCs 從廢氣中轉移到吸附劑的孔道中或接收液中，并非將VOCs 打消，是以是一種不徹底的處理技術，易產生二次淨化，在工業中的良多場合限制了其應用。冷凝技術是指應用分歧氣體飽和蒸氣壓分歧，通過下降溫度，將廢氣中的VOCs 冷凝為液體并進行分離，收受接管有應用價值的VOCs，冷凝技術的缺點是應用范圍較窄，普通用于較高濃度且成分單包養網dcard一的VOCs 收受接管。膜技術是指應用膜作滲透介質，應用分歧氣體透過膜的才能和速率分歧，將VOCs 氣體從廢氣平分離開，膜技術的優點是應用范圍廣，缺點為分離不徹底。以上幾種方式均為物理方式分離VOCs，管理不徹底，還需進行二次處理。
熱力焚燒技術是處理V包養OCs 最為徹底的技術之一，適用于濃度較高的VOCs 廢氣，反應徹底，但反應過程溫度較高，形成熱能浪費，且高溫下空氣中的氮氣和氧氣不難發生反應產生氮氧化物，惹起二次淨化; 生物技術設備和占空中積均較年夜，處理效力慢，且可處理的VOCs 種類單一; 等離子體技術是近年來發展起來的一種新技術，可是其反應機理和反應器設計方面均未研討充足，是以轉化效力較低，很難達到環保的排放請求。
在眾多VOCs 處理技術中，催化包養女人氧化技術是徹底打消VOCs 的最有用方式之一，具有設備簡單、能耗低、打消後果好和無二次淨化等特點。催化劑在催化氧化反應中飾演著下降反應活化能的腳色，使得催化氧化技術較直接包養感情燃燒所需溫度年夜年夜下降。2013 年5 月24 日開始實施的《揮發性有機物( VOCs) 淨化防治包養網技術政策》，把催化氧化技術作為重點推薦的有機廢氣處理技術。
2 催化氧化介紹和機理介紹
催化氧化技術是近年來工程應用越來越廣泛的VOCs 處理技術，為典範的氣-固催化反應，其本質為VOCs 分子深度催化氧化台灣包養網反應，催化劑在反應中起到的感化是吸附反應物分子和下降反應活化路上遇見了熟悉的鄰居，對方打招呼道：「小微怎麼能，從而在下降反應溫度的同時加速反應速度，天生對環境友愛的水和二氧化碳，無二次淨化。
根據催化劑的種類差別，在貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑概況的反應機理也不盡雷同，具體包含Langmuir-Hinshelwood 反應機理和MarsvanKrevelen 反應機理。
貴金屬催化劑的催化氧化反應普通遵守Langmuir-Hinshelwood 反應機理，如下圖所示，是指在發生催化反應過程之前，一切的反應物都已經被吸附到催化劑概況，概況反應為控速步，其本質包養網評價為吸附粒子之間發生的反應。Langmuir-Hinshelwood反應機理是兩種吸附的分子進行概況反應的多相催化反應，即兩種反應物先吸附在固體催化劑上，在概況上發生反應，天生的產物再脫附，反應速率與兩種反應物在催化劑概況的覆蓋度成比。體現在貴金屬催化氧化VOCs 的反應過程中為: 貴金屬活性組分被認為處于還原態，作為氧化還原概況反應的活性中間而發揮感化。起首，氧氣在貴金屬活性位上分化為氧不受拘束基，同時VOCs 氣體在貴金屬活性位上吸附，氧不受拘束基進攻吸附的VOCs 氣體，構成無淨化的二氧化碳和水，在催化劑概況脫附，進行下一個反應過程。
非貴金屬氧化物催化劑的催化氧化反應普通遵守Mars-van Krevelen 反應機理，如下頁所示，這種機理也被稱為氧化還原機理，實質為反應過程中反應物與催化劑晶格氧離子反應。起首是反應物與催化劑中晶格氧反應，在此過程中產生氧空位，同時晶格氧被還原，之后催化劑被解離吸附的氧補充氧空位而被從頭氧化，得以再生。體現在非貴金屬氧化物催化氧化VOCs 的反應過程中為: 第一個步驟，VOCs 氣體分子與催化劑中晶格氧進行反應，天生二氧化碳和水，第二步為產生氧空白的催化劑進一個步驟被氧化，氧空位消散，催化劑恢復活性進行下一個反應過程。
綜上所述，催化氧化技術的優點良多，重要包含以下幾方面: 1) 起燃溫度低、能耗低: 催化氧化技術具有起燃溫度低、能耗低的顯著包養意思特點。在某些情況下，達到起燃溫度后便無需外界供熱，反應過程無明火，平安性好; 2) 適用范圍廣: 幾乎可以處理一切種類VOCs 氣體，對于有機化工、涂料、絕緣資料等行業的低濃度、多成分、無收受接管價值的廢氣，有很好的處理後果; 3) 處理效力高、無二次淨化: 處理效力普通在95%以上，最終產物僅為無害包養網VIP的CO2和H2O，是以無二次淨化問題。此外，由于溫度低，能大批減少NOx的天生。
工業常用的催化氧化技術包含常規催化氧化熱催化氧化兩種，工藝流程如上圖所示。
今朝催化氧化技術已經成為VOCs管理中最為經濟有用且應用廣泛的技術。而在催化氧化技術中，催化劑機能的好壞則是決定設備運行本錢和VOCs凈化機能好壞的主要原因，開發低溫高活性和穩定性高的催化劑，是現在和將來很長一段時間內催化氧化技術的研討重點。
3 催化包養站長劑分類及介紹
適合工業應用的催化劑需求具有強度高、阻力小、低溫活性高、高溫穩定性強和抗毒性好等優點。對VOCs打消催化劑的研討已有多年歷史，種類也較多，從活性組分分類，重要包含貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。非貴金屬催化劑又包含過渡金屬氧化物催化劑和復合金屬氧化物台灣包養網催化劑。
與金屬氧化物催化劑比擬，對貴金屬催化劑開始研討的時間較早，研討的也較深刻。用于打消VOCs 的貴金屬活性組分普通包含Pt、Pd、Rh、Ru 和Au 等。貴金屬催化劑的優點是低溫活性好、應用壽命長、選擇性好，是工業中應用最廣泛的看她動作熟練，宋微將小貓交給她，心裡有些安心。VOCs催化劑。制備過程凡是是將貴金屬活性組分負載在比概況較年夜的載體上。進行催化氧化反應時，在必定溫度范圍內VOCs轉化效力敏捷增添，反應后只天生二氧化碳和水，不存在中間產物。
Peng等采用二氧化鈦為載體，分別將活性組分Pt、Pd 和Au 通過浸漬法負載到載體概況制備成催化劑，并將制備的催化劑用于甲苯的催化氧化反應。通過試驗發現，Pt 催化劑有著最高的反應活性。對催化劑進行表征，發現Pt 顆粒在載體概況的疏散度最高，是以活性也最佳。
Sekizawa 等分別制備了SnO2和Al2O3負載的Pd催化劑，發現以SnO2為載體時，催化劑的比概況稍小，但催化活性和穩定性均優于Al2O3為載體的催化劑。為了均衡本錢和催化活性之間的關系，許多研討的重點關注在將包養感情貴金屬負載到年夜比概況包養網心得氧化物上，包含氧化鋁、氧化鈦和氧化鋯等，和非金屬氧化物如氧化硅、分子篩和活性炭資料等。負載的催化劑有著年夜比概況，可以供貴金屬顆粒在概況高疏散從而進步催化活性。浸漬和共包養網沉淀是兩種最常用的貴金屬負載方式，可是這兩種制備方式很難把持貴金屬顆粒的鉅細，是以研討者們又進行了其他的嘗試。Huang等用硼氫化鈉還原包養網法制備了Pt /TiO2催化劑，Pt 顆粒的尺寸可以通過改變還原溫度把持。陳春雨制備了Beta 和介孔Meso-Beta 負載的Pt催化劑，并將制備的催化劑用于甲苯催化氧化反應。比擬而言，介孔資料負載的Pt 催化劑在應用后概況有更少的概況積碳，更低的表觀活化能和更長的應用壽命。作者認為這些優異的表現與載體的介孔結構緊密相關，貴金屬活性組分可以在孔道中加倍均勻的疏散，同時介孔結構有利于活性中間的構成。
貴金屬催化劑的活性凡是優于非貴金屬氧化物催化劑，但是，缺點是不難因為催化劑概況的積、氯化物或水蒸汽惹起中毒。在工業應用氣氛復雜的場合，催化劑概況的活性位不難被水蒸汽、Cl 或S 物種占據，或被其他物質競爭吸附。為了進步催化劑的抗毒機能，可以采取在貴金屬催化劑中參加第二包養故事種助劑，制備雙組分催化劑，通過兩種組分的彼此感化，在不影響催化劑催化後果的條件下，進步催化劑的抗毒機能，例如，在Pd催化劑中參加Ru，可以進步Pd 在催化劑概況的疏散度，同時Ru 的參加可以使Pd 活性組分不裸露在催化劑的最外層，減少毒物對其損害，是以可進步催化劑的穩定性。還可以通過通進水蒸氣來恢復催化劑的活性，Marécot 等發現了一個風趣的現象，在催化氧化反應過程中，在催化劑概甜心寶貝包養網況天生的不穩定氯化物可以被水汽帶走。他們發現，在水蒸氣存在的條件下，在5個循環周期的催化氧化后，鉑/氧化鋁催化劑的活性穩定，氯化物含量從0. 47%下降到0. 11%。可以看出，貴金屬催化劑催化活性高，在工業VOCs 處理中獲得廣泛的應用和研討，但貴金屬催化劑也存在必定的缺點，例如: 價格昂貴，在較高溫度下應用時貴金屬活性組分不難升華而流掉、易燒結，抗中毒才能弱。是以近年來，非貴金屬氧化物催化劑的研討越來越遭到專家學者的青睞。
金屬氧化物催化劑重要包含單一金屬氧化物催化包養網劑和復合金屬氧化物催化劑。用于催化氧化VOCs 的非貴金屬活性組分普通為Cu、Mn、Cr、Fe、Mg、Co、V、Ti、Ni 等元素的氧化物。非貴金屬在地殼中儲量豐富、價格昂貴、且抗中毒機能高。
Kim 等 分別制備了3 種錳的氧化物—Mn3O4、Mn2O3和MnO2為催化劑，并用于甲苯的催化氧化反應。研討發現，甲苯在Mn3O4概況有著最高的催化活性，Mn2O3次之。對3種氧化物進行表征并剖析，發現Mn3O4的比概況和概況移動氧均高于別的兩種氧化物，這也是其催化活性最好的緣由。
Pan等制備了γ-氧化鋁負載的氧化銅催化劑，用氫氣改性后用于苯乙烯的催化氧化反應。作者通過一系包養列表征發現，通過氫氣改性后，包養網包養意思活性組分氧化銅在載體上的疏散加倍均勻，且活性組分的還原才能獲得進步。研討認為，氧化銅顆粒尺寸的減小是導致催化劑催化活性進步的緣由。
Yang 等 將氧化銅分別負載在介孔分子篩MCM-41和SBA-15上，并用于苯的催化氧化反應，本次知識競賽節目將問答與辯論結合。參賽者——嘉賓與Pan 等的結論類似，研討發現CuO在SBA-15 概況疏散的更均勻，是以對苯的催化活性也更佳。
與單金屬氧化物催化劑比擬，混雜氧化物的催化活性、抗中毒機能和高溫穩定性凡是更好，這是因為在混雜氧化物中，有兩種或兩種以上活性組分，具有更豐富的結構和電子調變的能夠，是以凡是有著更好的催化活性和穩定性。Carrillo等報道的銅鈷雙金屬催化劑的活性要優于單金屬催化劑，是因為天生了銅鈷尖晶石。Wang等制備了八面體分子篩錳催化劑，對乙醛和乙醇的完整轉化溫度分別為100 和140 ℃。年夜的比概況凡是可以促進活性進步，混雜金屬氧化物的比概況凡是比單金屬氧化物的高，Hu 等制備了CuO-CeO2復合金屬氧化物催化劑，比低比概況的催化劑對苯的凈化溫度下降了20最近，一檔以博士為主角的知識競賽節目非常受歡迎。0 ℃，可是當苯的濃度進步后，只能將溫度下降10 ℃，Liao等制備了鈰基復合氧化物納米棒MnOx-CeO2并應用于甲苯的打消，發現隨著錳含量增添，復合氧化物的催化活性也較高。研討認為，在復合氧化物中，4價錳含量增多，氧空位增多是催化劑活性進步的緣由，根據優化好的比例，制備的Mn-Ce催化劑在130 h 的穩定性測試中，活性沒有降落，有著傑出的穩定性。
近年來將鈣鈦礦型( ABO3) 或尖晶石型( AB2O4) 復合金屬氧化物用于VOCs 打消的研討也越來越多，當復合金屬氧化物構成鈣鈦礦型( 類鈣鈦礦) 或尖晶石型結構后，產生的氧缺點( 催化活性位) 有利于反應物分子的催化氧化。
以鈣鈦礦型結構為例，ABO3結構中A、B 位均可被分歧元素部門代【穿越/重生】紅刺北《用美貌勾搭大佬》【已完結+番外】替而構成豐富的氧空位，在鈣鈦礦型概況，氧空位可以很不難將氧氣分子活化，有著極佳的氧化還原機能，使其有利于VOCs 的催化氧化。
Deng 等通過水熱法分解了一系列鈣鈦礦型催化劑La1-x SrxM1-y FeyO3( 此中M = Co 或Mn;x =0、包養合約0. 4; y = 0. 1、1. 0) ，并將催化劑用于甲苯的催化氧化反應，通過試驗發現，幾種催化劑的催化活性順序由高到低順次為: La0. 6 包養俱樂部Sr0. 4Co0. 9Fe0. 1O3 >La0. 6 Sr0. 4 FeO3 > La0. 6 Sr0. 4 Mn0. 9 Fe0. 1 O3 > LaFeO3 >La0. 6Sr0. 4CoO3>La0. 6Sr0. 4MnO3。
Irusta 等也發現，Sr 代替A 位鈣鈦礦型的催化活性要優于未代替的鈣鈦礦型。作者制備了一系列鈣鈦礦型催化劑La1-x SrxMO3( M = Co、Mn) ，并用于多種VOCs( 苯、丙醛、乙醇、甲苯、丙酮和乙酸包養app乙酯等) 的催化氧化反應，發現在350℃以下，催化劑可將所有的測試VOCs 完整氧化成無淨化的二氧化碳和水。
下面所提到的研討都是采用年夜顆粒的復合金屬氧化物純鈣鈦礦型，比概況普通都較低且強度較小，包養網車馬費假如將此類金屬氧化物做成多孔結構或納米粒子，或將活性組分鈣鈦礦型負載在年夜比概況的活性載體上，催化活性還將獲得年夜年夜進步。As包養甜心網ada等通過反相-均勻沉淀法和浸漬法將鑭鐵鈣鈦礦負載到高比概況伽馬氧化鋁的孔道內，并用于丙烷的催化氧化反應，研討發現負載到孔道內的催化劑的機第一章能明顯更優。
非貴金屬氧化物催化劑的缺點為起燃包養溫度高，熱穩定性差，結構不穩定，活性組分在高溫下易與載體之間發包養網dcard生反應，並且活性組分不難流掉，優點為價格優勢。因為非貴金屬催化劑的低溫活性凡是不如貴金屬催化劑，今朝在工業上也很難替換貴金屬催化劑。
是以，還有研討者嘗試將貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑相結合，用于VOCs 的打消。蘇孝文應用新穎的制備方式，在整體式蜂窩陶瓷概況涂覆制備好的Y( OH)3和鈰-銅固溶體，涂層涂覆好之后，再負載貴金屬Pd活性組分，調整涂層各組分的比例來優化催化劑活性。將制備好的催化劑分別用于甲苯和乙酸乙酯的催化氧化，活性均較好，同時，該催化劑還有著傑出的高溫穩定性。
4 發展遠景
催化氧化是打消VOCs 的一種徹底且實用的技術，近年來在工業中的應用也越來越廣泛。關鍵資料催化劑的研制需求結合實際的廢氣濃度、氣體種類等參數進行。當今和將來很長一段時間，催化劑的研討重點為: 結合實際工業應用包養行情，開發低本錢、高下溫活性、高溫穩定性好、高抗毒性的非貴金屬催化劑或低貴金屬催化劑，使得催化氧化技術的應用加倍深刻和廣泛。
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