摘要：催化燃烧技术是将有机废气在催化剂的作用下进行低温无焰燃烧，转变为无毒无害物质达标排放。本文介绍了催化燃烧技术所用催化剂种类、催化燃烧不同工艺的特点，并对催化燃烧技术在有机废气处理方面的应用进行展望。
关键词：有机废气；催化燃烧；工艺
1前言
改革开放以来，我国经济发展迅速，各个产业随之壮大起来。但是，各个产业在生产过程中所产生的有机废气也越来越大，如印刷印染、石油化工等行业所产生的有机废气尤其严重。只有合理采用新技术来处理有机废气，才能减轻工业有机废气给环境保护所带来的压力，真正解决空气污染问题。
2工业有机废气处理的技术
2.1吸收法处理技术
该处理技术的原理实际上就是吸收剂跟有机废气充分地接触，通过物理或化学方法将有机废气净化。根据不同的吸收原理还可以对液体吸收法进一步分类：化学吸收法和物理吸收法。其中物理吸收法的原理是根据物质的相似相容原理，通过将有害气体溶解于吸收剂中，从而达到净化有机废气的目的。
2.3热破坏法处理技术
该处理法也被称为燃烧法，处理的原理就是利用高温对有机废气实施热裂解、氧化。当前，该方法是对有机废气进行治理的重要方法。根据燃烧的类型可以将热破坏法处理技术进一步分为催化燃烧和直接燃烧法两类。所谓直接燃烧就是在650℃～850℃这一温度范围的容器中进行燃烧，对一些有机有害物质给予燃烧，促使这些物质生成二氧化碳和水等无害物质，直接燃烧法的处理有效率可以达到99%。而催化燃烧法就是在催化剂的作用下，对有机废气进行处理，该方法本质上就是加速有机化学反应的速度，该处理方法的处理效果可达90%～99%。该方法使用的催化剂有贵金属以及非贵金属。
2.4生物处理技术
该方法就是通过微生物的分解作用，将有机废气中的有害气体进行分解，形成一种最简单的无机物，其本质就是将有害的有机物转化为一种无害的无机物，也就是附着在滤料介质中的一些微生物，在某一特定的环境下，这些微生物会充分地利用废气中的有机成分，将那些有机成分解为一种能源，对生命活动进行维持，并且将这些物质进行分解，最后成为二氧化碳和水。这种通过微生物的作用对废物实施治理的方法，已经存在一百多年的历史。在工业废气处理方面，这种方法应用得也不晚。目前，采用这种方法进行工业有机废气处理时，有机废气的生物处理装置主要有生物洗涤塔、生物滤池和生物滴滤池。
2.5冷凝处理技术处理
由于不同温度下具有不同饱和的蒸气压，冷凝处理技术实际上利用的就是这一性质，采用降低温度方法、提高系统压力的方法，或者采用一种既降低温度又提高压力的技术方法，促使处于蒸气状态的污染物，在冷凝后与废气分离。
3催化燃烧工艺
3.1工作原理
催化燃烧是一个气－固相催化反应过程，其反应的实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂具有吸附作用，同时可以降低反应的活化能，通过将反应物分子富集于催化剂表面从而提高反应速率，加快反应进程。利用催化剂的优异性能，可使有机废气在较低的起燃温度（200～300℃）下发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量热能。并且由于催化剂具有选择性催化作用，可以限制燃料中含氮化合物（ＲNH）的氧化过程，使其在反应中生成分子氮（N2）。
3.2工艺流程
针对中低浓度废气，利用吸附-催化燃烧工艺进行回收净化的过程如下：有机废气经去除粉尘等预处理后，进入装有高效吸附剂的吸附器，空气得到净化。随着吸附的进行，吸附剂逐渐达到饱和，在与高温热空气的接触过程中，有机废气被脱附下来形成高度浓缩的废气，同时吸附床得到再生。再生后的吸附床又可进行吸附作业。经脱附形成的浓缩废气进入催化燃烧器，生成二氧化碳和水达标排放。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.3工艺特点
（1）去除效率高
本吸附-催化燃烧废气净化工艺采用高效吸附剂，净化效率高达95%以上。
（2）环保节能
本吸附-催化燃烧废气净化工艺将有机废气转变为二氧化碳和水，排入大气中不会造成二次污染，具有良好的环境效益。吸附剂吸附达饱和后可用催化燃烧后的热废气进行脱附再生，可循环使用，同时，脱附后的气体再送往催化燃烧室进行净化再生不需外加能量，运行费用低，节能效果显著。
（3）适用范围广
本工艺可适用于几乎所有的含烃类有机废气及恶臭气体的治理，可用于众多的有机化工、涂装、印刷、家用电器、绝缘材料等行业排放的各种有机废气。
（4）可连续作业
本吸附-催化燃烧废气净化工艺中的吸附床采用“多用一备”的方式，可实现连续作业。
4催化剂选型
4.1贵金属催化剂
Pt、Pa、Ｒu等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且适用范围广、催化剂寿命长、便于回收，因次在处理有机废气中较为常用。施春苗等用乙二醇二甲醚蒸气和甲苯蒸气作为催化燃烧气，探究了3种不同钯－镍合金负载型催化剂对有机废气催化燃烧效果的影响，并用SEM和EDS对催化剂进行表征，结果显示，钯含量的改变对催化剂的活性影响很大，0．5%和0．8%Pd/Ni合金基燃烧催化剂在210～240℃温度区间可使1600mg/m3的甲苯废气和40000mg/m3的乙二醇二甲醚废气转化率达95%，具有优良的催化燃烧效果。王筱喃等采用FＲIPP自主研发的Pt，Pd催化燃烧催化剂对单组分及多组分关键有机模拟废气进行了催化燃烧实验，实验结果表明采用Pt/Pd催化燃烧催化剂处理的含苯系物有机废气的最佳温度为250℃，床层空速为20000h－1，含苯系物的有机废气的去除率可达97%以上。
4.2过渡金属氧化物催化剂
过渡金属氧化物作为一种氧化性较强的催化剂，对CH4等烃类和CO均具有较高的催化活性，同时催化剂的成本较低，常见的有CoOX、CuOX和MnOX等催化剂。万义玲等用柠檬酸（CA）溶胶－凝胶法制备了不同锰Mn/（Ce+Mn）物质的量比的CeO2－MnOx催化剂，在氯乙烯有机废气的催化燃烧模型反应中，研究了制备条件和反应条件对制备CeO2－MnOx催化剂性能的影响，结果表明当CA：Mn：Ce=0．3：0．5：0．50时，制备的CeO2－MnOx催化剂活性最好，在10000～30000h－1床层空速和0．05%～0．15%的低浓度氯乙烯催化燃烧反应中均具有良好的效果。大连理工大学研制的含MnO2催化剂，在一定的条件下可以脱除CH3OH蒸气，并对C2H4O、C3H6O、C6H6蒸气的清除也有很好效果。
4.3复合氧化物催化剂
复氧化物相较于单一氧化物由于其各组分间存在结构或电子调变等相互作用，其催化活性较高。主要有以下两大类：一、钙钛矿型复氧化物：稀土与过渡金属氧化物形成的具有天然钙钛矿型复合氧化物，一般通式为ABO3，常见的有LaMnO3和BaCuO2等；二、尖晶石型复氧化物：通式为AB2X4，是一种重要的复氧化物结构类型，尖晶石型催化剂具有突出的深度氧化催化活性。
5结束语
在催化反应、化工领域、自动检测和环境工程控制等领域均具有重要应用。但由于催化剂容易中毒，寿命等因素使其在有机废气处理中的应用具有一定局限性。因此大力研发新型催化燃烧催化剂，研制具有大比表面积、低起燃点、大空速及抗毒能力强的非贵金属催化剂，使其能够在低温条件下同时降解多种不同浓度有机废物，将成为今后研究工作的重点。
参考文献：
[1]孙启猛.催化燃烧处理丁苯橡胶有机废气技术研究[D].中国石油大学（华东），2014.
[2]陈耿.处理低浓度有机废气的流向变换催化燃烧反应技术研究[D].浙江大学，2011.
论文作者:乔立新
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/26
标签：废气论文; 催化剂论文; 氧化物论文; 技术论文; 方法论文; 蒸气论文; 工艺论文; 《基层建设》2017年第31期论文;