催化燃烧法是降解包括芳烃类、醇类、醛类、卤代烃类等在内的VOCs的有效方法之一,能够在很低的浓度(小于1%)下进行操作,相对于非催化燃烧,具有更低的操作温度。此项技术的关键是低温、高活性、热稳定性好的催化剂的研制开发,其性能的优劣对消除效率和能耗有着决定性的影响。
目前用于卤代烃降解的催化剂有Pd, Pt等贵金属催化剂和MnOx等氧化物催化剂,大多以γ-AI2O3, TiO2等含氧化物和H-ZSM5, HFAU等分子筛为载体。相对于其他挥发性有机物来说,卤代烃的消除比较困难,其起燃温度较高。
对于氯苯的消除,贵金属中Pt好于Pd, Taralunga等研究了湿空气中的氯苯在Pt/HFAU(PI含量从0~1.1%)催化剂中的燃烧情况,结果明:PVHFAU催化剂的活性明显好于传统的催化剂Pt/AI2O3, Pt/SiO2,其活性顺序为Pt/HFAU > Pt/Al203 > PL/Si02 ,在350℃下,氯苯可以完全燃烧,此时CO2的选择性接近97.5%。在300℃下,催化剂的活性随着Pt含量的增加而升高,在含址为0.6%时达到最大。Dai等发现,由Ce(NO3)3 ·6H20热分解制备,再经500℃焙烧得到的CeO2催化剂具有优异的催化燃烧活性,对三氯乙烯的几冷转化温度为205℃,但运行几小时后HCI和Cl2吸附使催化剂热稳定性显著降低甚至失效。因而,将晶格中Ce⁴⁺替换为Zr⁴⁺,可大大提升储氧能力、氧化还原性能和热稳定性,增强低温催化活性。
张纪领等研究了CFC-12, HCFC-22和CFC-134a (CH2 FCF3)在新型霍加拉特催化剂上的反应情况,发现在空速15000h⁻¹,相对湿度60%(常温)条件下,315℃时催化降解CFC-I 2和HCFC-22的分解率分别为27.6%和100%;260℃时,两者的分解率分别降为18.7%和96.8%, CFC-134a要比CFC-12和HCFC-22难分解,在315℃时,其分解率最高为19%,260℃时则降至2%以下。
另外,在卤代烃中加人其他碳氢化合物或水对催化剂的活性影响较大。目前催化燃烧研究的主要热点是单金属或双组分贵金属负载型催化材料、含锰和铜或铈的过渡金属复合氧化物、含La₁₋ᵪCeᵪCoO₃ , LaFe₀.₇, Ni₀.₃ 0₃的钙钦矿型、含CuFe2O4、CuMn2O4的尖晶石型等典型高活性催化组分的制备与评价,而有效提高贵金属催化材料的稳定性和抗中毒性能,以及提高过渡金属催化材料的活性和高温稳定性是这些催化体系的研究重点。催化燃烧法降解CFCs是一种很有潜力的方法,尤其是对含氢氟氯碳化合物(如HCFC-22 )的降解更显重要。
熔融盐被广泛用作热介质、化学反应介质以及核反应介质,应用于冶金、国防、能源等领域,C. H. Peter, S. Kimihiko, B. Bjm等人相继进行在环境保护领域的研究。作者课题组开展了用熔融盐降解CFC-12的探索性研究,取得了不错的效果:选用CaCI2-NaCl熔融盐体系,以Al2(SO4)3为催化剂,实现了熔融盐中CFC-12的水解,CFC-I2分解率可达99%以上,丰富了氟利昂的降解技术。