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催化燃烧装置催化剂的研究

发布时间:2020-05-22 人气:0

目前,催化燃烧装置催化剂仍然以贵金属催化剂为主,绝大多数仍然依赖国外进口,价格高且资源少,当下,开发低成本、高效率的催化燃烧装置催化剂是当下治理废气的焦点之一。

PCDD/Fs等有机污染物具有相似的物理化学性质,如在环境中呈现持久性、生物富集性和放大性。这类有机污染物可以在热相关工业过程中(炼焦、电弧炉炼钢、铁矿石烧结、废弃物焚烧、有色金属生产)非故意生成与排放。

NOx会导致酸雨、臭氧层破坏和气候变化,而且还生成大量含氮有机颗粒物(上世纪美国南加州光化学烟雾的主要成分之一)。

VOCs是形成雾霾天气的二次有机气溶胶的重要前体物之一,在光照条件下与NOx发生光化学反应生成O3及其他光化学氧化物。

而在垃圾焚烧行业中,NOx与二噁英的排放水平同样不容忽视。调研结果显示,测定均值1.0ngTEQ/m³的达标率为78%。测定均值为0.1ngTEQ/m³的达标率为43%

近年来,生态环境建设上升至国家战略高度,各项环保标准日益严格,PM2.5与氮氧化物的污染水平逐渐降低,但VOCsO3在污染源中所占的比重却稳步上升,甚至可以说有增无减。

业内人士指出,在我国PM2.5防控初见成效,能源结构、产业结构不断改善的情况下,VOCsO3的问题今后会越来越凸显。

据中国科学院生态环境研究中心研究员苏贵金介绍,当前我国大气污染物的处置主流方法分为回收法与消除法。

回收法的手段主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法和膜分离技术;消除法则主要有热氧化、催化燃烧、光催化、生物氧化等。其中,催化燃烧是适用范围较为广泛的治理技术。

催化燃烧可以使燃料在较低的温度下实现完全燃烧,对改善燃烧过程、降低反应温度、促进完全燃烧、抑制有毒有害物质的形成等方面具有极为重要的作用,是一个环境友好的过程,其应用领域不断扩展,已广泛地应用在工业生产与日常生活的诸多方面。

作为催化燃烧的核心材料,催化剂研究与开发的重要性越发凸显。现有的催化剂仍以贵金属催化剂为主,绝大多数为国外进口,价格高昂且资源稀缺,开发低成本、高效率的催化燃烧催化剂(贵金属减量化、复合氧化物、非贵金属催化剂)成为焦点之一。

众所周知,非贵金属催化剂低温催化活性较低,表现在比表面积通常较低与活性元素选取及配比不合适。对此,苏贵金研究员指出,可以合适选取元素种类,各元素之间配比优化,进而构造层状结构,提高活性氧含量,最终提高比表面积以及催化性能。

中国科学院生态环境研究中心深入开展了微纳米催化剂在POPs控制方面的研究。据介绍,成型催化剂的工程要求看成“苛刻”,既要催化性能高、耐热温度高、价格便宜,还要求使用寿命长、催化剂抗中毒性能好。

根据工程要求,提升方向也就相对明晰了,大致包括:提高催化活性,抗烧结技术,贵金属减量化技术,涂层耐久技术,抗中毒配方等。提升的途径主要有两个,分别是催化剂配方与成型工艺。

以脱二噁英催化剂为例,其成型流程为“活性组分配置→原料混合→原料陈腐→基础成型 →一次干燥→二次干燥→煅烧→切割→组装→性能测试”。

在相应的产品开发方面,泥料性质(含水率、PH值,颗粒度,黏性、流动性、塑性等)是决定催化剂是否顺利挤出成型的关键因素,经过多次调整实验,最终实现催化剂的顺利挤出成型。

再从VOCs催化剂来说,中国科学院生态环境研究中心从载体调控技术、活性组分形貌及高分散、成型机调控技术及配方4个方面重点攻关,推出非贵金属催化剂。

VOCs催化剂以堇青石陶瓷蜂窝体为载体,负载稀土复合氧化物、过渡金属氧化物等活性组分,活性组分的分散度高,表面均匀。

总而言之,不管是从能源利用角度出发还是环境保护角度出发催化燃烧装置催化剂的研究成果都会对社会发展造成重要影响。对催化剂的研究不应该仅仅停留在理论水平上,更应该让它成为一种产业走进永丰的生活。


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