VOCs催化燃烧治理技术进展课件.ppt

1、VOCs 催化燃烧治理催化燃烧治理技术进展技术进展 黄海凤黄海凤浙江工业大学生物与环境工程学院浙江工业大学生物与环境工程学院概概 述述什么是什么是VOCs？Volatile Organic Compounds，挥发性有挥发性有机化合物，简称机化合物，简称VOCs 特点：特点：在在20条件下蒸气压大于或等于条件下蒸气压大于或等于0.01 kPa，沸点在沸点在250以下以下。典型的典型的VOCs污染物质污染物质甲甲 醛醛三苯三苯家装行业家装行业VOCs污染污染丙酮丙酮最主要的污染物种据调查：目前患白血病的儿童中，据调查：目前患白血病的儿童中，70在两年内经在两年内经历过家庭的装修。历过家庭的装修。

2、汽车尾气汽车尾气VOCs污染及危害污染及危害 研究表明，汽车研究表明，汽车尾气的尾气的HCHC含有强致含有强致癌物苯并癌物苯并(a)(a)芘，芘，当空气中的苯并当空气中的苯并(a)(a)芘浓度达到芘浓度达到0.0120.012微克微克/立方米时，立方米时，居民中得肺癌的人居民中得肺癌的人数就会明显增加。数就会明显增加。工业工业VOCsVOCs污染污染制药厂、化工厂尾气排放有机溶剂储罐废弃物处理VOCs排放工业涂装VOCs 排放源和排放量排放源和排放量VOCs 产生量的计算产生量的计算 蒸汽压概念蒸汽压概念 在一定温度下，当液相蒸发的速率与气相凝结的速率相等时，在一定温度下，当液相蒸发的速率与气

3、相凝结的速率相等时，液相和气相达到平衡，此时，蒸汽所具有的压力称为该温度下的液相和气相达到平衡，此时，蒸汽所具有的压力称为该温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压。饱和蒸汽压，简称蒸汽压。沸点沸点1.不同的液体具有不同的蒸汽压不同的液体具有不同的蒸汽压2.蒸汽压与温度有关蒸汽压与温度有关3.有机废气的浓度与蒸汽压紧密有机废气的浓度与蒸汽压紧密相关相关VOCs浓度的计算浓度的计算甲苯题：计算甲苯在常压，题：计算甲苯在常压，20条件下，容器条件下，容器内甲苯内甲苯VOCs的浓度？（已知：甲苯在的浓度？（已知：甲苯在20 下的饱和蒸汽压为下的饱和蒸汽压为13.0 mmHg.）解题：大气压为解题：大气压为76

4、0mmHg则：浓度则：浓度C=13.0/760=1.7 vol%浓度为浓度为 17000 ppmv转化成质量浓度：转化成质量浓度：3104.22MCCvmM甲苯分子量甲苯分子量CV 体积浓度体积浓度Cm质量浓度质量浓度求得：Cm=72.8 g/m3注意：如果温度不是常温，需要对气体体积用理想气体方程进行校正注意：如果温度不是常温，需要对气体体积用理想气体方程进行校正 混合溶液气相浓度计算混合溶液气相浓度计算iiipyxPiy气气相相中中组组分分i的的摩摩尔尔分分数数液液相相中中组组分分i的的摩摩尔尔分分数数纯纯组组分分i的的蒸蒸气气压压总总压压ixipPiy气气相相中中组组分分i的的摩摩尔尔分

5、分数数液液相相中中组组分分i的的摩摩尔尔分分数数纯纯组组分分i的的蒸蒸气气压压总总压压ixipP蒸汽压的计算蒸汽压的计算lgBpAT平衡蒸气压，平衡蒸气压，mmHg系统温度，系统温度，K经验常数经验常数pTAB、平衡蒸气压，平衡蒸气压，mmHg系统温度，系统温度，K经验常数经验常数pTAB、方法一：查数据计算方法一：查数据计算方法二：克劳休斯方法二：克劳休斯-克拉佩龙方程估算特定温度下的蒸汽压克拉佩龙方程估算特定温度下的蒸汽压 设设T1和和T2为两个温度，为两个温度，P1和和P2分别为某物质在分别为某物质在T1和和T2下的蒸气压，下的蒸气压，Hvap 为汽化焓为汽化焓。可以把。可以把T1、P1

6、看成是沸点和大气压，然后通过上式看成是沸点和大气压，然后通过上式可以求出特定温度可以求出特定温度T2 下的饱和蒸汽压下的饱和蒸汽压P2。A、B的数据查询方法：的数据查询方法：美国化学数据库：美国化学数据库：http:/webbook.nist.gov/vapHVOCs 控制技术控制技术VOCs污染控制技术污染控制技术VOCs污染常用控制技术污染常用控制技术回收技术回收技术降解技术降解技术吸吸附附法法吸吸收收法法冷冷凝凝法法膜膜分分离离法法热热焚焚烧烧光光催催化化法法生生物物降降解解法法催催化化燃燃烧烧法法化学氧化吸收法化学氧化吸收法VOCsOH；O3；H2O2液相液相污染源污染源有机酸有机酸有

7、机碱有机碱中间中间产物产物CO2气 相废废 水水吸收液组成：吸收液组成：稀盐酸、稀稀盐酸、稀硫酸或氢氧硫酸或氢氧化钠；化钠；氧化剂：次氧化剂：次氯酸钠、双氯酸钠、双氧水、臭氧、氧水、臭氧、高锰酸钾高锰酸钾化学氧化吸收法优缺点化学氧化吸收法优缺点 优点：优点：对水溶性高物质：酯类、醚醇类、硫醇类、醇、酮类有机废气几乎全溶。缺点：缺点：产生大量的废水；对芳烃类吸收效果不好。吸附冷凝法组合技术吸附冷凝法组合技术吸附塔吸附塔 活性碳 分子筛冷凝塔冷凝塔 冷凝排放排放脱附气(高浓度、小风量)VOCs(低浓度、大风量)溶剂回收吸附冷凝法技术优缺点吸附冷凝法技术优缺点 优点：优点：吸附较为完全，冷凝的溶剂可

8、以回收，节约了成本。缺点：缺点：活性炭吸附存在易燃易爆安全隐患；对高沸点VOCs难以脱附，造成吸附剂的二次污染。热焚烧VOCs控制技术焚焚 烧烧 炉炉1000度度VOCs燃料（柴油）燃料（柴油）CO2H2ONOX热焚烧技术优缺点热焚烧技术优缺点 优点：优点：装置简单、工艺流程短 缺点：缺点：（1）消耗大量燃料 （2）产生大量NOX污染光催化技术光催化技术 光催化过程光催化过程光催化原理光催化原理光催化技术优缺点光催化技术优缺点 优点：优点：环境友好、节能（可再生能源利用）缺点：缺点：催化效率低，现很少应用在工业VOCs治理上。受气候影响大生物降解技术生物降解技术滤床补充水营养剂添加VOCs废气

9、补充水增湿系统废水处理场液体循环滤料生物膜废气液体生物膜洒水系统滤料生物降解技术优缺点生物降解技术优缺点优点：优点：绿色清洁技术，无二次污染，低能耗；废气浓度变动耐受性高。缺点：缺点：单位体积效率低，空间需求大；启动时间长，过大扰动的回应慢；易受气候影响。鼓风机鼓风机鼓风机鼓风机废热利用废热利用排气排气(CO2、H2O)催化床催化床换热器换热器燃烧室燃烧室VOCS废气废气空空气气燃料燃料催化燃烧技术催化燃烧技术具有热回收装置的催化燃烧器具有热回收装置的催化燃烧器催化燃烧技术优缺点催化燃烧技术优缺点优点：优点：（1）绿色清洁技术，无二次污染；（2）低能耗，热量可以循环利用；（3）工艺简单，处理效

10、率高，对可燃组分浓度和热值限制少；（4）无火焰燃烧，安全性好。缺点：缺点：催化剂成本较高，有一定的寿命。催化燃烧技术已成为催化燃烧技术已成为VOCs控制控制的主流技术的主流技术关键问题：如何提高催化剂的活性和稳定性，关键问题：如何提高催化剂的活性和稳定性，提高催化剂适用性，以及降低催化剂成本提高催化剂适用性，以及降低催化剂成本燃烧催化剂技术进展燃烧催化剂技术进展催化剂扮演了很神奇的角色。有机反应的速率催化剂扮演了很神奇的角色。有机反应的速率往往很慢，有时候几年都无法反应完全，但加往往很慢，有时候几年都无法反应完全，但加入催化剂后，可以在几分钟甚至几秒内完成。入催化剂后，可以在几分钟甚至几秒内完

11、成。固态催化剂：固态催化剂：Pt、Pd、Ru等贵金属能促使等贵金属能促使烃类及其衍生物的氧化烃类及其衍生物的氧化气态催化剂：加入气态催化剂：加入NO能促使能促使SO2转化为转化为SO3（制硫酸）（制硫酸）液态催化剂：无机酸能促使淀粉水解为糖液态催化剂：无机酸能促使淀粉水解为糖降低活化能，加快反应速率降低活化能，加快反应速率催化剂的组成催化剂的组成载体载体活性物种活性物种助剂助剂燃烧催化剂制备技术发展燃烧催化剂制备技术发展 催化剂形状催化剂形状颗粒型颗粒型蜂窝陶瓷型蜂窝陶瓷型金属丝网型金属丝网型颗粒催化剂制备技术颗粒催化剂制备技术载体（如Al2O3、ZrO2CeO2、TiO2)活性物种（Pd、P

12、tCuO、MnO）催化剂粉体圆球型条状型圆柱型环型采用浸渍法、沉积沉淀法、气相沉积法等制备技术采用挤压成型、蒸汽造粒、模具成型等技术制备技术较为成熟！颗粒催化剂的应用颗粒催化剂的应用PQ颗粒为最早应用的催化剂形状，催化剂前体颗粒为最早应用的催化剂形状，催化剂前体一般均是粉末形状，后经成型成为不同形状一般均是粉末形状，后经成型成为不同形状的颗粒。的颗粒。颗粒催化剂最主要的问题是：压降大（颗粒催化剂最主要的问题是：压降大（P大）大）造成装置能耗过大，气流量小。其次机械强造成装置能耗过大，气流量小。其次机械强度小。现在只应用于小流量废气处理的小装度小。现在只应用于小流量废气处理的小装置中，其用量占燃

13、烧催化剂的置中，其用量占燃烧催化剂的10。蜂窝陶瓷催化剂制备技术蜂窝陶瓷催化剂制备技术混合混合高领土高领土（粘土（粘土）蜂窝模子蜂窝模子氧化铝氧化铝滑石粉滑石粉快速焙烧快速焙烧r-Al2O3凝胶凝胶、ZSM-5、MCM-41蜂窝陶瓷载体蜂窝陶瓷载体涂层制备涂层制备焙烧成有涂层焙烧成有涂层的蜂窝结构的蜂窝结构金属硝酸盐等或金属硝酸盐等或活性物质悬浮液活性物质悬浮液浸渍浸渍焙烧成催化剂焙烧成催化剂载体成型涂层活性物种负载蜂窝陶瓷整体催化剂特点蜂窝陶瓷整体催化剂特点优点低床层压降高通量停留时间一致制备较为简单 高热稳定性长寿命低的传质系数低的热传导性体积较大缺陷 工业最常见的催化剂构型工业最常见的催

14、化剂构型蜂窝陶瓷整体催化剂应用蜂窝陶瓷整体催化剂应用汽车 尾气SCR脱硝VOCsH2O/CO2催化燃烧20世纪50年代蜂窝陶瓷催化材料开始在汽车尾气治理中使用。20世纪80年代末，开始在电厂烟气SCR脱硝中使用。20世纪90年代，催化燃烧装置普遍采用蜂窝陶瓷催化剂，其用量占燃烧催化 剂总量的80。21世纪初，蜂窝陶瓷催化剂在工业中得到更广泛的应用，其性能得到进一步改善金属构件整体催化剂金属构件整体催化剂高通量低压降高热传导性结构可调变性高机械强度表面均一性高热稳定性传质效果明显增加 最早的金属丝网催化剂为用在氨氧化上是最早的金属丝网催化剂为用在氨氧化上是Pt网催化剂，现在则较多地网催化剂，现在

15、则较多地应用在高级汽车尾气处理上，近年日本已有燃烧催化剂应用的报道，是今后应用在高级汽车尾气处理上，近年日本已有燃烧催化剂应用的报道，是今后燃烧催化剂的发展趋势燃烧催化剂的发展趋势。金属构件整体催化剂制备技术金属构件整体催化剂制备技术外购金属外购金属表面处理表面处理表面涂覆金属表面涂覆金属氧化物薄层氧化物薄层化学气相沉积化学气相沉积（CVD)溶胶凝胶法溶胶凝胶法热处理热处理电镀和电镀和氧极氧化法氧极氧化法电泳沉积法电泳沉积法热喷涂和热喷涂和激光沉积法激光沉积法活性物种负载活性物种负载热处理热处理关键问题：解决活性物种和光滑金属表面粘结强度关键问题：解决活性物种和光滑金属表面粘结强度Fe-Cr-

16、AlFe-Cr-Al合金为基材合金为基材随着焙烧温度升高，表面生成大量Al2O3晶须，可以作为基材的涂层，从而使活性物种和基材的粘结强度提高，此技术已经应用在汽车尾气催化剂上温温 度度泡沫铝为基材泡沫铝为基材经表面氧化，生成经表面氧化，生成Al2O3，再负载活性物种。再负载活性物种。由于铝的熔点较低（小由于铝的熔点较低（小于于600度），因此泡沫铝度），因此泡沫铝在燃烧催化剂上应用只在燃烧催化剂上应用只适合于低温氧化系统。适合于低温氧化系统。2007年有研究论文报道，年有研究论文报道，还没有相关的实际应用还没有相关的实际应用报道报道不锈钢丝网为基材不锈钢丝网为基材不锈钢具有耐高温、抗氧化、抗酸

17、碱腐蚀的特性，而且其机械强度高，可应用在恶劣氧化环境中，是理想的金属构件催化剂载体。现今，重点要解决不锈钢表面活性物种高强度负载的问题现今，重点要解决不锈钢表面活性物种高强度负载的问题不锈钢丝网表面处理不锈钢丝网表面处理利用电泳沉积技术在表利用电泳沉积技术在表面粘附铝粉面粘附铝粉铝粉在表面高温熔融，铝粉在表面高温熔融，形成包覆层后再氧化生形成包覆层后再氧化生成成Al2O3层层用浸渍法在表面负载用浸渍法在表面负载催化剂活性物种催化剂活性物种金属丝网催化剂组装金属丝网催化剂组装平行放置组装平行放置组装波纹状组装波纹状组装2004年韩国报道了电泳沉积法制备不锈钢丝网催化剂及其催化燃烧中应用，不锈钢丝

18、网催化剂是目前燃烧催化剂最主要的研究方向。燃烧催化剂活性组分的发展状况燃烧催化剂活性组分的发展状况PtAuPd钙钛矿稀土复合钙钛矿稀土复合金属氧化物金属氧化物过渡金属氧化物过渡金属氧化物贵金属催化剂为最早实现工贵金属催化剂为最早实现工业应用的燃烧催化剂，其主业应用的燃烧催化剂，其主要特点为活性高。一直到现要特点为活性高。一直到现在还是国际上的研究热点。在还是国际上的研究热点。金属氧化物催化剂主要特点是金属氧化物催化剂主要特点是成本低，相对性能更加稳定，成本低，相对性能更加稳定，抗毒性强。抗毒性强。90年代末已有工业年代末已有工业应用报道，但由于活性和贵金应用报道，但由于活性和贵金属比较有一定的

19、差距，还没有属比较有一定的差距，还没有得到更广泛的应用。也是目前得到更广泛的应用。也是目前国内外研究的热点。国内外研究的热点。贵金属燃烧催化剂发展状况贵金属燃烧催化剂发展状况目标催化剂：在室温、高湿度下，即可把有机物完全燃烧，目标催化剂：在室温、高湿度下，即可把有机物完全燃烧，可以直接应用在室内、厕所内可以直接应用在室内、厕所内VOCs的去除的去除1、Pd催化剂是最成熟、工业应用最广泛的燃烧催化剂，目催化剂是最成熟、工业应用最广泛的燃烧催化剂，目前市场上前市场上8090的产品均为的产品均为Pd催化剂。催化剂。2、Pt被称为万能催化剂，在催化燃烧反应中，被称为万能催化剂，在催化燃烧反应中，Pt一

20、般与一般与Pd混混合使用，制备得到合使用，制备得到Pd-Pt催化剂也具有高活性。催化剂也具有高活性。3、Au一直被人们认为是最惰性的金属，但从一直被人们认为是最惰性的金属，但从1994年开始，年开始，Haruta等人发现等人发现Au/Fe2O3对对CO氧化具有杰出的低温氧化性氧化具有杰出的低温氧化性能，在零下能，在零下70度可以把度可以把CO氧化成氧化成CO2，Au便成为目前国际便成为目前国际上最热门的氧化催化剂。现今已有上最热门的氧化催化剂。现今已有Au在在VOCs净化和乙烯氧净化和乙烯氧化方面的报道，但化方面的报道，但Au催化剂活性不稳定，目前还没有工业应催化剂活性不稳定，目前还没有工业应

21、用实例。用实例。贵金属催化剂应用情况贵金属催化剂应用情况过渡金属氧化物催化剂过渡金属氧化物催化剂Cu-Mn-O、V2O5、Ce-Mn-O等氧化物是报等氧化物是报道最多的过渡金属氧化物燃烧催化剂，主要特道最多的过渡金属氧化物燃烧催化剂，主要特点为：成本低、制备简单、针对一些特殊污染点为：成本低、制备简单、针对一些特殊污染物有较高活性。目前已有较成熟的物有较高活性。目前已有较成熟的Cu-Mn-O催催化剂在工业中应用，但应用范围不广。化剂在工业中应用，但应用范围不广。钙钛矿型稀土复合氧化物钙钛矿型稀土复合氧化物ABO3型结构型结构A为稀土金属（为稀土金属（La)，B为过渡金属（为过渡金属（Fe、Co

22、、Ni、Mn）。）。随随A和和B位离子的变化及取代离子的种类和含量的不同，其位离子的变化及取代离子的种类和含量的不同，其晶型会发生相应畸变，并可形成氧空位。晶型会发生相应畸变，并可形成氧空位。PTO中存在的氧中存在的氧空位使得空位使得PTO 传递氧和储存氧的能力传递氧和储存氧的能力提高。提高。钙钛矿型复合稀土金属氧化物催化剂钙钛矿型复合稀土金属氧化物催化剂的特点的特点成本低抗毒性好稳定性好活性好贵金属掺杂的氧化物催化剂贵金属掺杂的氧化物催化剂Pd、Au、Pt、Ru 一方面可以充分利用贵金属低温氧化活性高的特点，提高催化剂活性，其次同样保持原有氧化物催化剂高稳定性的优势。这是目前燃烧催化剂研究的

23、又一个新方向。钙钛矿型复合稀土金属氧化物催钙钛矿型复合稀土金属氧化物催化剂的制备及去除化剂的制备及去除VOCs性能研究性能研究介绍我们研究情况介绍我们研究情况新型钙钛矿催化燃烧催化剂开发的步骤新型钙钛矿催化燃烧催化剂开发的步骤第一步：催化剂组成与配方第二步：催化剂成型第三步：反应器设计硝酸盐硝酸盐溶液溶液蒸馏水溶解沉淀物沉淀物催化剂催化剂老化过滤滤饼滤饼共沉淀法制备催化剂样品共沉淀法制备催化剂样品 实验装置和流程实验装置和流程4FF12235768v e n t(1)空气源,(2)质量流量计,(3)饱和蒸汽室,(4)冰水浴,(5)混合器,(6)反应器,(7)热电偶,(8)色谱 催化剂小试评价装

24、置催化剂小试评价装置成型催化剂评价装置成型催化剂评价装置蜂窝陶瓷催化剂评价装置蜂窝陶瓷催化剂评价装置催化燃烧反应器催化燃烧反应器催化剂制备催化剂制备XRD表征表征 制备得到的四种稀土复合金属氧化物均具有典型的钙钛矿制备得到的四种稀土复合金属氧化物均具有典型的钙钛矿ABO3型结型结构，其中构，其中LaMn系列的催化剂具有更小的晶粒度。系列的催化剂具有更小的晶粒度。20304050607080020040060080010001200 2 Thet a/DegreeIntensity/CountsLaCoO3 20304050607080020040060080010001200 LaMnO3 2

25、 Theta/DegreeIntensity/Counts 20304050607080020040060080010001200 2 Thet a/DegreeIntensity/CountsLa0.8Sr0.2CoO3 20304050607080020040060080010001200 2 Thet a/DegreeIntensity/Counts La0.8 Sr0.2 MnO3100nm100nm100nm100nmLaCoO3LaMnO3La0.8Sr0.2CoO3La0.8Sr0.2MnO3 四种催化剂尺寸均在四种催化剂尺寸均在7080nm之间，分散性较好。之间，分散性较好。而

26、而LaMn系列具有更大的比表面积系列具有更大的比表面积催化剂LaCoO3LaMnO3La0.8Sr0.2CoO3La0.8Sr0.2MnO3BET(m2/g)16.5320.0515.3621.46双组分钙钛矿催化剂催化燃烧性能双组分钙钛矿催化剂催化燃烧性能150200250300350400020406080100Conversion/%Temperature/oC n-propanol Toluene Cyclohexane LaCoO3催化剂对混合催化剂对混合VOCs的转化率的转化率150200250300350400020406080100Conversion/%Temperature

27、/oC n-propanol Toluene Cyclohexane LaMnO3催化剂对混合催化剂对混合VOCs的转化率的转化率LaMnO3催化剂比催化剂比LaCoO3具有更高的催化燃烧活性具有更高的催化燃烧活性三组分钙钛矿催化剂催化燃烧性能三组分钙钛矿催化剂催化燃烧性能La0.8Sr0.2CoO3催化剂对混合催化剂对混合VOCs的转化率的转化率150200250300350400020406080100Conversion/%Temperature/oC n-propanol Toluene Cyclohexane La0.8Sr0.2MnO3催化剂对混合催化剂对混合VOCs的转化率的转化

28、率150200250300350400020406080100Conversion/%Temperature/oC n-propanol Toluene Cyclohexane La0.8Sr0.2MnO3催化剂表现出最好的催化燃烧性能，其起燃温度可以催化剂表现出最好的催化燃烧性能，其起燃温度可以在在180，完全燃烧温度，完全燃烧温度220，与商业，与商业Pt、Pd贵金属催化剂催化燃烧性贵金属催化剂催化燃烧性能相似。能相似。蜂窝陶瓷蜂窝陶瓷La0.8Sr0.2MnO3催化剂制备催化剂制备 蜂窝陶瓷La0.8Sr0.2MnO3催化剂表面SEM图 La0.8Sr0.2MnO3催化剂蜂窝陶瓷表面颗粒

29、平均尺寸在510um，催化剂成功地涂附在载体表面，并且高度分散。超声振动脱落率只有0.561.25wt%。蜂窝陶瓷蜂窝陶瓷La0.8Sr0.2MnO3催化剂有机废气处理性能催化剂有机废气处理性能 混合体系中甲苯在210 起燃，在290 时被完全燃烧。乙酸乙酯和丙酮在220 可被完全燃烧，催化剂对乙酸乙酯和丙酮具有独特的催化活性，比蜂窝陶瓷Pd催化剂活性上具有优势（Pd 对乙酸乙酯的完全燃烧温度为260）。140160180200220240020406080100 Conversion/%Temperature/oC Acetone Ethyl acetate14016018020022024

30、0260280300320340020406080100 Conversion/%Temperature/oC Acetone Toluene(a)140160180200220240260280300320020406080100 Conversion/%Temperature/oC Ethyl acetate Toluene(b)WHSV=100000 mlh-1(gcat)-1 WHSV=100000 mlh-1(gcat)-1 WHSV=100000 mlh-1(gcat)-1 金属丝网金属丝网LaLa0.80.8SrSr0.20.2MnOMnO3 3催化剂的制备催化剂的制备 图图17

31、金属丝网催化剂扫描电镜图金属丝网催化剂扫描电镜图(a)wire-mesh catalyst(35),(b)wire-mesh catalyst(200k)(a)(b)(a)不锈钢丝网基本被活性组分涂层均匀覆盖。La0.8Sr0.2MnO3分散均匀，整体形成蓬松的絮状，微细孔道明显增多。金属丝网金属丝网LaLa0.80.8SrSr0.20.2MnOMnO3 3催化剂有机废气处理性能催化剂有机废气处理性能 金属丝网催化剂上甲苯转化率曲线金属丝网催化剂上甲苯转化率曲线200220240260280300320340360020406080100 Conversion/%Temperature/oC

32、0.25vol%0.50vol%0.75vol%020406080100120020406080100 X(toluene)%Time/h conversion of toluene on wire-mesh catalysts 稳定性空速为200000 mlh-1(gcat)-1 La0.8Sr0.2MnO3负载于金属丝网上具有良好活性和稳定性 以上工作发表在：1.黄海凤等，黄海凤等，Catalytic activity of nanometer La1-xSrxCoO3(x=0,0.2)perovskites towards VOCs combustion,Catalysis Commun

33、ication,2008,9(1).2.黄海凤等，金属丝网型黄海凤等，金属丝网型La0.8Sr0.2MnO3催化剂的制备及催化剂的制备及其表征，其表征，无机材料学报无机材料学报，2007,22(6).3.黄海凤等，整体金属丝网型黄海凤等，整体金属丝网型La0.8Sr0.2MnO3催化剂催化剂VOCs催化燃烧特性催化燃烧特性,化学反应工程与工艺化学反应工程与工艺，2007,23(2).AuAu掺杂掺杂LaLa0.80.8SrSr0.20.2MnOMnO3 3的催化燃烧性能的催化燃烧性能 Au的掺杂显著地提高了钙钛矿催化剂的催化活的掺杂显著地提高了钙钛矿催化剂的催化活性，共沉淀法制备的性，共沉淀法

34、制备的Au-LSM-700催化剂活性达到催化剂活性达到Pd催化剂水平。催化剂水平。200240280320360020406080100Toluene Conversion%Temperature C LSM-700 Au-LSM-700 Au/LSM-300 Pd/Al2O3-500180200220240260280300320340020406080100Toluene Conversion%Temperature oC Au-LSM-550 Au-LSM-700 Au-LSM-85001020304050859095100FT=280 oCFT=400 oCFT=280 oCFT=35

35、0 oCFT=280 oCToluene Conversion%Reaction time/h不同温度焙烧催化剂经催化剂经850度焙烧度焙烧5h后，其活性后，其活性没有明显下降没有明显下降Au-LSM-700催化剂在波动温度下催化剂在波动温度下反应非常平稳，反应非常平稳，这表明，这表明，Au掺杂可以提高掺杂可以提高LSM催化剂的活性，同时保留催化剂的活性，同时保留了钙钛矿氧化物高热稳定性。了钙钛矿氧化物高热稳定性。200300400500600700800900Au/LSM-300Au-LSM-700LSM-700H2 consumption(a.u)Temperature oC 经TPR分析

36、，Au掺杂使使LSM第一个还原峰温度向低位第一个还原峰温度向低位移动，说明移动，说明Au可以提高催化剂表面氧的活动能力，从可以提高催化剂表面氧的活动能力，从而降低了催化燃烧温度。而降低了催化燃烧温度。以上工作发表在：以上工作发表在：1.黄海凤等，黄海凤等，Au改性改性La0.8Sr0.2MnO3催化剂的催化剂的催化燃烧性能，催化燃烧性能，化工学报化工学报，2008,59(4).催化燃烧反应器设计催化燃烧反应器设计 对催化燃烧反应动力学进行研究的基础上，结合强放热反应的特点，自行设计了气动熔盐循环移热固定床反应器，并进行可控性实验，从而为强放热反应的稳定性及其反应器结构的设计提供基础和经验，申请

37、了中国发明专利和实用新型专利（已授权，专利号：CN200520101898.8）长为150cm、直径20cm的催化燃烧放大试验反应器，反应床层灵活多变，适合填装不同类型整体构件催化剂。催化燃烧技术工程应用实例催化燃烧技术工程应用实例催化剂的应用非常广泛，不仅应催化剂的应用非常广泛，不仅应用于化工、生物、制药等领域，用于化工、生物、制药等领域，而且在而且在环保领域环保领域也起到非常重要也起到非常重要的作用。的作用。某机械加工企业某机械加工企业有机废气组成：醋酸丁酯有机废气组成：醋酸丁酯20，醚、，醚、醇醇20，焦化溶剂，焦化溶剂50，酮类，酮类10。浓度：浓度：37007500mg/m3，风量，

38、风量11.5万万m3/h，温度，温度200240度度催化剂设计温度：催化剂设计温度：300度；催化后度；催化后温度：温度：400520度。度。净化率：净化率：98以上以上蜂窝陶瓷Pd催化剂0.5m3某电磁线（漆包线）生产企业某电磁线（漆包线）生产企业实地生产线有机废气组成：二甲苯有机废气组成：二甲苯20，甲苯，甲苯20，甲酚，甲酚25，苯酚，苯酚15，酯类，酯类20。浓度：浓度：450010000mg/m3，风量，风量1200m3/h，温度，温度200度度催化剂设计温度：催化剂设计温度：400度；催化后度；催化后温度：温度：530720度。度。净化率：净化率：98以上以上蜂窝陶瓷Pd催化剂0.

39、1m3某涂布生产企业某涂布生产企业生产车间有机废气组成：甲苯有机废气组成：甲苯40，乙酸乙，乙酸乙酯酯60。浓度：浓度：40007000mg/m3，风量，风量8000m3/h，温度，温度200230度度催化剂设计温度：催化剂设计温度：300度；催化后度；催化后温度：温度：380400度。度。净化率：净化率：98以上以上蜂窝陶瓷Pd催化剂0.6m3某汽车漆装生产线某汽车漆装生产线漆装流水线有机废气组成：苯类有机废气组成：苯类50，酯类，酯类30，醇类，醇类20。浓度：浓度：40007000mg/m3，风量，风量5000m3/h，温度，温度210230度度催化剂设计温度：催化剂设计温度：300度；

40、催化后度；催化后温度：温度：380480度。度。净化率：净化率：98以上以上蜂窝陶瓷Pd催化剂0.4m3成果推广应用及前景成果推广应用及前景 应用自主开发的钙钛矿型复合氧化物催化剂对低浓度有机废气催化燃烧治理，取得了良好的效果。该催化剂成本比现有蜂窝陶瓷贵金属催化剂每立方米下降0.71.5万元，并且催化剂热稳定性和抗毒性明显提高，有良好的应用前景。催化燃烧技术展望催化燃烧技术展望 针对室内针对室内VOCs无组织排放无组织排放催化剂开发的目标：催化剂开发的目标：（1）低温高活性，在室温下有机废气转化率达到95以上；（2）抗湿性好；（3）催化剂结构强度好（制成金属丝网状），可安装在排风扇和空调当中

41、；（4）低成本，长寿命。针对工业针对工业VOCs有组织排放有组织排放催化剂开发的目标：催化剂开发的目标：（1）高活性；（2）抗毒性强，寿命长；（3）高热稳定性;（4）低成本（取代贵金属）针对汽车尾气针对汽车尾气VOCs有组织排放有组织排放催化剂开发的目标：催化剂开发的目标：（1）高结构强度，耐磨、抗震；（2）起燃温度低，适合汽车冷启动；（3）低成本，长寿命。目前发表的相关论文及成果目前发表的相关论文及成果科研成果：近年来，承担纵横项项目共科研成果：近年来，承担纵横项项目共30余项余项浙江省科技厅项目：新型浙江省科技厅项目：新型VOCs催化燃烧催化剂及其反应器的研究（催化燃烧催化剂及其反应器的研

42、究（2005C33041）浙江省自然科学基金项目：浙江省自然科学基金项目：VOCs催化燃烧过程硫化物卤化物吸收材料性能的研究催化燃烧过程硫化物卤化物吸收材料性能的研究国家基金（社会科学）项目：加快发展循环经济研究（国家基金（社会科学）项目：加快发展循环经济研究（05BjY022）浙江省科技厅重大专项：低浓度、大风量有机废气治理技术研究与示范工程浙江省科技厅重大专项：低浓度、大风量有机废气治理技术研究与示范工程浙江省科技厅项目：新型浙江省科技厅项目：新型VOCs催化燃烧催化剂及其反应器的研究（催化燃烧催化剂及其反应器的研究（2005C33041）等等30余项余项论文专著专利：近年来发表论文论文专

43、著专利：近年来发表论文40余篇余篇1、黄海凤黄海凤等，制备方法对低温NH3-SCR脱硝催化剂MnOx/TiO2结构与性能的影响，化工学报，化工学报，2010,61（1）,80-85.（EI）2、黄海凤黄海凤等，两种介孔分子筛动态吸附VOCs的研究，中国环境科学，2010,30（3）,1-6.（A）3、黄海凤黄海凤等，V2O5-WO3/TiO2-SiO2制备及其选择性催化还原脱硝活性，高校化工学报，2009,23（5）,871-877.（EI）4、Support Vector Machine Based on Universal Kernel Function and Its Applicati

44、on in Quantitative Structure C Toxicity Relationship Model,2009 International Forum on Information Technology and Application,Zheng Qifu，Huang Haifeng（SCI）5、Haifeng Huang,Yaqin Liu,Wei Tang and Yinfei Chen.Catalytic activity of nanometer La1xSrxCoO3(x=0,0.2)perovskites towards VOCs combustion.Cataly

45、sis Communications published Januarg 2008,(SCI,IF2.39)6、沈柳倩，翁芳蕾，袁鹏军，黄海凤黄海凤.钙钛矿型催化剂对VOCS催化燃烧的抗毒性和稳定性研究.分子催化2008.22（4）320324.（通讯作者）（通讯作者）7、袁泉东，卢晗锋，黄海凤黄海凤.多孔TiO2为载体的V2O5WO3脱硝催化剂制备和表征.环环境污染与防治境污染与防治2008.30 （6）5861（通讯作者）（通讯作者）8、黄海凤黄海凤等，VOCs催化燃烧催化剂Mn/r-Al2O3和CuMn/r-Al2O3的性能研究，高校化工学报，2004（2），（EI）9、黄海凤黄海凤等，

46、气相催化氧化法烟酸的绿色合成研究，高校化工学报，2004（3），（EI）10、黄海凤黄海凤等，CuMn复合氧化物及稀土助剂对VOC催化燃烧性能研究，浙江工业大学学报，200411、黄海凤黄海凤等，超细钙钛矿型La1-xSrxCoO3催化剂的制备及其对VOCs催化燃烧的研究，分子催化，2005（5）等40余篇余篇申请专利申请专利6项项一种金属丝网型催化燃烧催化剂及其制备和应用，中国国家知识产权局，200710067288.4，2007.08.15等6项项思考题 1、某涂层厂排放含较高浓度甲苯和乙酸乙酯有机废气，请回答采用何种方法进行治理与回收最经济环保？并画出治理工艺流程图。若排放的甲苯、乙酸乙酯废气浓度低且风量大，应如何进行前处理？2、某化工厂排放含酯类、芳烃类并含有硫化物的VOCs，假定采用催化燃烧法进行处理，请选用你认为最合适的催化剂，并说明理由。