1 引言 挥发性有机物（Volatile Organic Compounds, VOC(3)
2013-08-26 01:00
导读：VOCs 燃烧活性及净化效果通常随VOCs 浓度增大有所下降，这可能是因为VOCs 与氧分子之间存在吸附位的相互竞争，VOCs 浓度增大抑制了氧分子的吸附，活性中
VOCs 燃烧活性及净化效果通常随VOCs 浓度增大有所下降，这可能是因为VOCs 与氧分子之间存在吸附位的相互竞争，VOCs 浓度增大抑制了氧分子的吸附，活性中心也相对减少，VOCs 燃烧不充分所致[23-24,26]。然而G. Kaskantzis Neto 在正己烷催化燃烧研究中发现，在低进气温度时，正己烷净化率随其浓度增加而增大；在高进气温度时，正己烷浓度对其净化效果无明显影响。这可能是低进气温度时，正己烷浓度增加，增大了热量释放，提高了燃烧温度，改善了其净化效果；而高进气温度时，增大热能释放对促进催化燃烧无明显意义[27]。
3.3 温度、滞留时间及湍流
温度(Temperature)、滞留时间(Time)、湍流(Turbulence)并称“3T”，是VOCs 净化速率和净化效果的决定性因素。当燃烧温度很低，VOCs 燃烧速率很慢，净化效果差，容易生成大量不完全燃烧产物(如CO、丙醛、氯乙烯和二氯乙烯)，此阶段为反应控制[28]。燃烧温度过低，催化剂也存在失活的问题。Seung Bum Lee 等人在用Pt/γ-Al2O3 催化BTX 氧化研究中发现，在反应温度处于150-200℃范围内，BTX 通过加氢还原反应形成焦炭，水蒸汽与Pt反应生成抑制物，致使Pt/γ-Al2O3 剂失活[26]。增大燃烧温度，明显加快VOCs 燃烧反应速率，提高了VOCs 完全燃烧的程度。当燃烧温度高于起燃温度，VOCs 去除率随温度增加呈指数增长，总反应速率受传质的限制，此阶段为传质控制。过高的燃烧温度对VOCs 的净化并无促进作用，反而会造成催化剂因烧结而失活。对于VOCs 催化燃烧，应尽量避免燃烧温度长期超过550℃，绝对避免燃烧温度超过700℃[29]。
为了达到理想的VOCs 净化效果，催化燃烧过程需要足够的滞留时间；滞留时间过短，VOCs 燃烧不充分。在燃烧温度较低时，滞留时间的影响很明显，减少滞留时间需要提高燃烧温度来补偿；在燃烧温度很高时，滞留时间对VOCs 燃烧净化效果无明显的影响。湍流是为了使VOCs 与氧分子充分混合，改善传热效果。
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3.4 其他
VOCs 催化燃烧还受供氧量、水蒸汽及催化剂毒物存在的影响。一般认为，供氧量不足容易造成VOCs 不完全燃烧，影响VOCs 废气净化效果；增大供氧量，有利于提高VOCs净化效果。但VOCs 废气中O2 浓度通常远远大于VOCs 浓度，可以视为常数[26]，因而在VOCs催化燃烧过程O2 的影响相对较小。
水蒸汽对VOCs 催化燃烧的影响十分复杂，在不同的催化燃烧过程中表现出不同的效应。水蒸汽在VOCs 催化燃烧中主要有如下几种效应[26,30]：1）与反应物竞争吸附位，抑制催化活性；2）与贵金属活性成分(如Pt)反应，使催化剂失活，特别是在低温条件下；3）抑制金属氧化物催化剂的还原；4）减少催化剂B 酸位点数；5）去除催化剂表面氯物种，提高催化活性和HCl 选择性。
通常卤代烃及SVOCs 催化燃烧过程中，卤素、S 容易使催化剂中毒，减低催化剂活性和无害产物的选择性，缩短催化剂寿命，被称作是催化剂毒物。催化剂中毒问题是VOCs催化燃烧技术面临的主要问题之一。有趣的是，贵金属催化剂Pt、Pd 经少量SO2 (20ppm)处理后，对饱和碳氢化合物的催化活性明显得到改善。Adam F. Lee 等人认为，少量SO2 处理后在催化剂表面形成了稳定的硫酸盐，增加了催化剂表面的酸度；而进一步暴露于SO2氛围，将催化剂活性中心中毒[31-32]。
4 结论
随着 VOCs 污染问题越来越严重，其污染控制问题也成为人们关注的焦点之一。催化燃烧是一种适合于低浓度、大流量、多组分VOCs 污染的有效、经济的控制技术。VOCs 催化燃烧过程复杂，影响因素众多，反应机制尚不透彻。反应机制的深入研究有利于指导VOCs催化燃烧工艺的设计，是今后催化燃烧技术研究的方向之一。此外，催化剂失活是催化燃烧技术面临的主要问题。低成本、高活性、选择性及稳定性好的催化剂的开发是我国VOCs催化燃烧技术研究的一个重要课题。
