催化燃烧技术之-芳烃催化燃烧催化剂介绍
催化燃烧的VOCs管理技术，从催化剂活性组分、催化剂结构、形状、制备等视点，论述现在芳烃催化燃烧的发展趋势。
前语：催化燃烧是一个气-固相催化反应，其实质是活性氧参加深度氧化效果。在催化燃烧进程中，催化剂下降反应的活化能，一起使反应物分子富集于催化剂外表，以进步反应速率。凭借催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分化成为CO2和H2O，一起放出很多热量，到达了净化废气的意图。
VOCs催化燃烧技术中，关键是催化剂的研制，其功能的***坏对废气毁掉功率和能耗有着决定性的影响。依照催化剂所用的活性组分不同，催化剂能够分为贵金属催化剂和非贵金属氧化物催化剂两***类。依照催化剂的形状不同，催化剂能够分为颗粒催化剂和全体式催化剂两***类。
1、催化剂概述
1.1 催化剂的活性组分
催化剂中活性组分是***重要的组成部分，直接影响催化效果，依照催化剂所运用的活性组分，可将催化剂分为贵金属催化剂和过渡金属催化剂两***类。
1.2 催化剂形状
催化剂的形状不只影响反应器压力降，也影响反应物和产品的涣散速度，以及反应选择性和转化率。因而，在催化燃烧反应进程中，催化剂在床层中的形状对催化剂的催化燃烧功能有很***的影响。常用催化剂按形状可分为颗粒状和全体式催化剂两***类。
（1）颗粒状催化剂
催化燃烧是一个强放热反应，颗粒催化剂在反应中会发生 “热门”和部分高温，催化剂易烧结失活；一起，颗粒催化剂床层压降高，当含有粉尘的废气经过期，床层易被阻塞；别的颗粒催化剂强度低，易破损，阻力***。因而，颗粒催化剂并不合适催化燃烧空速和热效应较***的工业有机废气。
（2）全体式催化剂
全体式催化剂是指一个反应器中只要一块催化剂，英文名叫Monolith，一般为具有许多狭隘、直的或是曲折的平行通道的全体结构催化剂[1]，因而对催化燃烧空速和热效应较***的工业有机废气具有很***的运用远景。催化活性组分负载在通道的壁面上，这些通道为催化剂活性组分与反应气体供给了尽可能***的触摸面积，一起也使气体的压力降降到***。与传统的颗粒催化剂比较，全体式催化剂具有以下长处[2]：1）床层压降***幅下降；2）催化活性物质涂层薄，内外表利用率高，***别适用反应速度快、空速***和处于传质操控进程的催化燃烧反应；3）气流散布均匀，无热门和沟流现象，反应器径向和轴向的温度梯度******减小；4）不发生粉尘，也不易被外来粉尘阻塞；5）机械强度和热安稳性较***；6）装置简略，既可水平装置（气流水平方向经过），也可笔直装置（气流上下经过）。
全体式催化剂一般由活性组分和助剂、载体或涂层和基体三部分组成。基体***要起承载催化涂层的效果，***要分为两类，一类是陶瓷基体（如堇青石、氧化铝、莫来石）；别的一类是金属基体（如Fe-Cr-Al合金、金属丝网）。
① 蜂窝陶瓷基体
蜂窝陶瓷基体***多以耐熔性氧化物、铝酸盐和硅酸盐材料（如氧化铝、氧化镁、二氧化钛、石英、二氧化锆、尖晶石、堇青石和碳化硅等）作为质料，因为堇青石蜂窝陶瓷价格便宜、原材料易得、生产工艺简略和功能根本满意运用需求，且与各种催化剂活性组分杰出的匹配性，孔壁薄热膨胀系数和耐热冲击性***等长处，***多数厂家均将其作为全体式催化剂的基体。可是，蜂窝陶瓷基体也有一些缺少：1）一般制造工艺的蜂窝孔径和壁厚还不能制得很小，使进一步进步催化强度和下降床层压降受到限制；2）陶瓷导热性差，热容量***；3）用于汽车尾气处理时，陶瓷的机械强度还不彻底饱尝得住行车进程中的气流冲击和机械轰动。
② 蜂窝金属基体
与蜂窝陶瓷基体比较，蜂窝金属基体具有以下长处[3]：1）导热系数***，能够快速地将热量传递，然后到达发动温度或将热量发出；2）壁薄、质轻、床层压降小；3）机械强度高，耐振荡；4）杰出的延展性，易于加工成型；5）金属丝网基体具有三维多孔结构，答应气流在多个孔道内交织活动，具有更***的传热速率和传质功率。因而，金属蜂窝基体战胜陶瓷蜂窝基体的质脆、导热性差等缺陷。可是金属基体也存在热膨胀系数高，涂层与金属基体粘结强度不高、易掉落、工艺杂乱、价格相对较高级一系列问题，因而其不如陶瓷基体运用广泛。
（3）全体式催化剂制备
全体式催化剂的制备办法***要有两种，一种是在催化剂基体（如堇青石蜂窝基体或金属蜂窝基体）上涂覆氧化铝凝胶等复合氧化物凝胶等复合氧化物涂层，然后再浸渍贵金属。另一种是先把贵金属浸渍在催化剂载体（如氧化铝或其他材料）上，然后再制备成浆液涂敷在催化剂基体上。两种办法中，前者的制备工艺较为简略，但因为该进程先在催化剂基体上涂覆氧化铝凝胶，制得的氧化铝涂层结实度不行，易掉落，且贵金属在基体上的涣散性欠***；后一种制备办法中贵金属涣散较***，且涂层较为安稳，结实度强。因而，现在***多采用后一种制备办法[4]。
2、用于芳烃催化燃烧催化剂的发展趋势
现在***内外对用于催化燃烧处理芳烃废气催化剂研讨的发展趋势是：
（1）尽管非贵金属催化剂成本低，热安稳性相对较***，但催化活性低、起燃温度高，难以完成工业运用。贵金属催化剂具有其他金属无与伦比的***越性，可是安稳性较差、价格昂贵，资源缺少，限制了其***规模运用。所以现在对催化燃烧催化剂的研讨，***要是经过增加非贵金属改进贵金属催化剂的织构、结构、氧化复原等功能，进步催化剂的活性和选择性、安稳性，下降贵金属用量，完成单原子催化也成为贵金属催化范畴的研讨热门。
（2）现在的研讨方针***多集中于易被催化燃烧的甲苯，但对结构安稳和毒性***的苯报导较少。别的，处理方针单一，***多数研制作业是在CH4、脂肪烃、醇、醛、甲苯等单一VOCs上进行，而实践工业气体往往组成非常杂乱，含有醛、醇和芳烃（如苯）及杂原子（Cl、N、S）有机物等。由处理一种VOCs到一起处理多种VOCs，及VOCs和其他污染物的混合物。
（3）催化燃烧与其它操控技术相结合，使其运用规模更广、处理功率更高，能耗更低：如吸附-催化燃烧、冷凝-催化燃烧等。
（4）对氧化机理和反应动力学尚缺少深化的研讨，***别对发生在催化剂上的反应途径和分子活性氧需求更深化了解。此外，多种有机废气混合，易引起催化剂失活，这一系列杂乱的问题有待进一步探究。
结束语： 综上所述，开发一种低温催化活性高、安稳性***、功率高、可运用性强并以苯为方针分子的低含量贵金属-非贵金属全体式催化剂已成为处理芳烃废气催化剂的发展趋势，不只可为社会带来巨***的环境效益和经济效益，一起也能为其他有毒VOCs的管理供给有力的技术支撑。
