微波催化燃烧净化VOCs技术研究

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近年来,由挥发性有机物所带来的空气污染问题日趋严重。在众多的治理技术中,催化燃烧去除有机污染物作为一种理想的环境治理技术而倍受关注,但传统的催化燃烧具有能量利用率低,加热速率慢和催化剂失活等问题。为解决VOCs催化燃烧工艺的不足,本研究提出一种新型微波催化燃烧工艺,选用丙酮为目标污染物,对比了传统催化燃烧与微波催化燃烧的处理效果。研究了温度、空速、浓度、功率对催化性能的影响,其中温度、空速为主要影响因素,床层温度越高催化燃烧净化效率越好。进气浓度、功率影响较小,不同进气浓度下,催化燃烧效率都可以达到90%以上,同样条件下,微波催化燃烧净化效率比常规催化燃烧效率高20%以上。同时为了更好的发挥微波催化优势,制备出钙钛矿型催化剂,具有较好的吸波性能。在功率300W条件下,900s可以达到856℃,完全满足催化燃烧工艺对催化剂性能的要求。为揭示微波催化反应的作用机理,采用X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附脱附法(BET)等多种表征技术对催化剂的物相、尺寸形貌、表面结构、比表面积和孔径等进行表征,催化反应后催化剂比表面积、平均孔径无明显下降,催化剂没有出现烧结、中毒现象,大大延长了催化剂寿命。运用响应曲面法优化工艺参数,结果表明:当功率430W,空速9821h-1,丙酮浓度2956mg/m3时,催化燃烧净化丙酮达到最佳效率为94.79%。基于前期实验基础,搭建了中式试验平台,设计处理气量为1000m3。分别对工厂丙烯醛废气和油烟废气进行处理,净化效果能达到96%以上。综上所述本研究开发的微波催化燃烧新工艺,净化效率优于传统催化燃烧,同时催化剂升温迅速、没有出现催化剂烧结和中毒等现象,具有广阔的应用前景。
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