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催化净化法--催化作用和催化剂

2019-07-02

 催化净化法
化剂(V20%)作用下可氧化为sO,法两种。催化氧化法,是使度气中的污染为无害物质或易于处理和回催化净化法是使气态污染物通回收利用的物质催化剂床层,用水吸收变成硫酸已统物在催化剂的作用化方法。催化净催化在催化剂的作而回收,再如H2O与下被氧化。争化法用下,CO2向外排放。催化还原经历催化反应, 转化催化氧化法和催化还原各种含烃类、恶臭物如废气中的SO2在催
法,是使皮气中的污染物在能化剂的作用下,与还原性的有机化合物的度气均可通过使化燃统的氧化过程分解为气体发生反应唯化净化特点是避免了其他的净化过程。如废气中的NO,在催化剂(铜铬)作用下与NH反应生成无害体N2.成的污染物都具有很高的转方法可能产生的二次污染,又使操作过程得到简化,对于不同浓物转化成氮,二氧化硫转化成三氧化硫面加以回收利用,有机废气和臭气的催化燃烧,↓化率。其主要应用在于将碳复化合物转化为二氧化碳和水,氮氧化汉及汽车尾气的催化净化等。
其缺点是催化剂价格较高,废气预热要消耗一定的能量。
废气中污染物含量通常较低,用催化净化法处理时,往往有下述特点:①由于废气污染物含量低,过程热效应小,反应器结构简单,多采用固定床催化反应器。②要处理的废气量往往很大,要求催化剂能承受流体冲刷和压力降的影响。③由于净化要求高,而废气的成分复杂,有的反应条件变化大,故要求催化剂有高的选择性和热稳定性。2.4. 1催化作用和催化剂
2.4.1.1催化作用
能加速化学反应趋向平衡而在反应前后其化学催化剂使反应加速的作用称为催化作用。组成和数量不发生变化的物质叫催化剂由于催化剂参加了反应,改变了反应
(或称触媒),
有发生变化。的历程,降低了反应总的活化能,使反应速度加大,但催化剂的数量和结构在反应前后并没
化剂的催催化作用具有两个基本特性: 0化性能具有选择性。而不改变该反应的化学平衡,D对任意可逆反应,做化作用既能中特定的强化制只能催化特定的反应,即雅加快正反应速度,也能
加快逆反应速度,

2.4.1.2催化剂

(1)催化剂的组成  催化剂被用于净化汽车、发电厂以及燃烧过程中产生的废气,在这一应用领域有两种催化剂。一种催化剂是无选择性的,它能最大限度地吸收汽车或者燃烧装置中所产生废气的各种有害物质。另一种催化剂是有选择性的,它能吸收种或少数几种有害物质。有选择性的废气净化方式中,催化剂可以是蜂窝状、球状或饼状的,它由同质的金属氧化物如TiO2、Al2O3、FezO3、SiO2组成,也掺杂有活性催化物如V2O5、WoO3或其他金属添加物如Mo、Cr、Cu、Co、Mn。此外,当使用贵重金属如铂、铑、钯做活性物质时,还可以用异质的催化剂来净化废气。这些贵重金属将涂抹在由铁片、陶器或者金属氧化物制成的惰性介质之上,催化剂的形状见图2-36。

除了少数贵金属催化剂外,一般工业常用的催化剂都为多组元催化剂,通常由活性组分、助催化剂和载体三部分组成。活性组分是催化剂的主体,是起催化作用的最主要组分,要求活性高且化学情性大,如铂(Pt)、 钯(Pd)、钒(V)、铬(Cr)、 锰(Mn)、铁(Fe)、 钻(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)等以及他们的氧化物等。助催化剂虽然本身无催化作用,但它与活性组分共存时却可以提高活性组分的活性、选择性、稳定性和寿命。载体是活性组分的惰性支承物。它具有较大的比表面积,有利于活性组分的催化反应,增强催化剂的机械强度和热稳定性等。常用的载体有氧化铝、硅藻土、铁矾土、氧化硅、分子筛、活性炭和金属丝等,其形状有粒状、片状、柱状、蜂窝状等。微孔结构的蜂窝状载体比表面积大、活性高、流动阻力小。通常活性物质被喷涂或浸渍于载体表面。

      (2)催化剂的催化性能衡量催化剂催化性能的指标主要有活性和选择性。①催化剂的活性和失活。在工业上,催化剂的活性常用单位体积(或质量)催化剂在一定条件(温度、压力、空速和反应物浓度)下,单位时间内所得的产品量来表示。催化剂使用一段时间后,由于各种物质及热的作用,催化剂的组成及结构渐起变化,导致活性下降及催化性能劣化,这种现象称为催化剂的失活。发生失活的原因主要有沾污、熔结、热失活与中毒。②催化剂的选择性。催化剂的选择性是指当化学反应在热力学上有几个反应方向时,一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用的特性,它用B表示,即

 B=反应所得目的产物摩尔数/通过催化剂床层后反应了的反应物摩尔数*100%
  活性与选择性是催化剂本身最基本的性能指标,是选择和控制反应参数的基本依据,二者均可度量催化剂加速化学反应速度的效果,但反映问题的角度不同,活性指催化剂对提高产品产量的作用,而选择性则表示催化剂对提高原料利用率的作用。



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