2．国内外部分研究进展

2.1催化燃烧

2.1.1催化燃烧工艺

催化燃烧是把有机废气加热到启燃温度，在催化剂的作用下进行无焰燃烧，生成二氧化碳和水并释放大量热量。选取苏州捷能环保科技有限公司的催化燃烧装置（图1-2）进行工艺部分简要介绍，其主要有催化室、电加热箱、热交换器、风机、电控柜五大部分组成。

当有机废气进入装置先到热交换器，用催化燃烧后的余热通过热交换器把有机废气温度尽可能的提高，通常升温△t=50-60℃，然后送入电加热箱内，通过电热管加热到启燃温度，一般在200-250℃。达到温度会自动关闭加热系统，这时就进入催化箱内，进行催化燃烧反应，是有机废气氧化分解成二氧化碳和水，并且释放大量的热量。当有机废气浓度一定量时，产生的余热通过热交换器后升温达到启燃温度，这时催化燃烧装置就达到动态热平衡，大量节省了电功率。

2.1.2催化燃烧催化剂

催化燃烧催化剂为固体催化剂，由载体、涂层和活性组分三部分组成。下面就从这三个方面分别加以阐述。

（1）载体

载体除了分散活性组分，也具有调节催化性能的作用。尤其是载体表面的酸性中心具有活化VOCs的作用。

由于A12O3比表面大，且具有催化作用所需要的孔结构，因此被广泛用作各类催化剂的载体。但是，氧化铝存在压力降和热容大、耐热性差、强度低并易破碎等缺点，而且在高温环境下，会转变成热力学上稳定的α-Al2O3，从而导致催化剂活性下降。此外A12O3容易与过渡金属组分生成铝酸盐，这也是目前很难克服的问题。

金属合金载体是70年代末出现的，主要有FeCrAl、NiCr和FeMow等三类合金。从加工和经济价值等综合考虑，FeCrAl是最有应用前景的合金。大量的研究表明，FeCrAl合金具有较好的高温抗氧化性，主要是由于在其表面可选择地形成A12O3膜。金属合金载体的优点为：几何表面积大和较好的几何结构，有利于催化活性物质的吸附；压力降、热容小；具有良好的导热性；机械强度高。主要缺点是载体与涂层材料的膨胀系数差异较大，在使用过程中，由于温度的不断变化，二者之可将产生较大的应力，从而使涂层脱落，缩短催化剂的使用寿命。

随着催化剂对活性组分的分散度、热稳定性的要求不断提高，人们逐渐倾向于选用整体型载体，因其常被制成蜂窝状，故又称为蜂窝载体。堇青石蜂窝陶瓷载体（2MgO·2Al2O3·5SiO2），主要由高岭土（A12O3·2SiO2·2H2O）、滑石（3MgO·4SiO2·H2O）和有机粘台剂挤压成型，干燥后再经过高温焙烧制成。由于堇青石蜂窝陶瓷具有热膨胀系数小（1.8×10-6/℃）、耐热性好等特性，适合作燃烧催化剂的载体。研究表明堇青石具有很高的热稳定性，蜂窝状结构材料具有流体阻力低和气流分布均匀的特点。因此堇青石蜂窝状载体是一种有效、廉价的气体分布器和催化剂载体。

由于蜂窝状堇青石载体是经高温焙烧制得，存在着比表面积小、表面平滑难于固定催化剂活性组分等缺点。因此必须寻求一个在较宽的温度范围内物理化学性质较为稳定、且具有高比表面积的物质作为蜂窝陶瓷的涂层。在整体式催化剂中，陶瓷蜂窝载体只是支撑体，涂层才是催化活性组分的真实载体，又称为陶瓷蜂窝载体催化剂的“第二载体”，所以涂层在催化剂的制备中占有举足轻重的地位，也是影响催化剂寿命及催化活性的重要因素。对于涂层，应该具备以下三个条件：1)与陶瓷蜂窝载体之间的粘结强度高；2)对活性组分的吸附性能好：3)热稳定性好。