1、贵金属催化剂
铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且使用寿命长,适用范围广,易于回收,因而是最常用的废气燃烧催化剂。如我国最早采用的Pt-Al2O3催化剂就属于此类催化剂。但由于其资源稀少,价格昂贵,耐中毒性差,人们一直努力寻找替代品或尽量减少其用量。
2、过渡金属氢化物催化剂
作为取代贵金属催化剂,采用氧化性较强的过渡金属氧化物,对甲烷等烃类和一氧化碳亦具有较高的活性,同时降低了催化剂的成本,常见的有MnOx、CoOx和CuOx等催化剂。大连理工大学研制的含MnO2催化剂,在130℃及空速13000h-1的条件下能消除甲醇蒸气,对乙醛、丙酮、苯蒸气的清除也很有效果。
3、复氧化物催化剂
一般认为,复氧化物之间由于存在结构或电子调变等相互作用,活性比相应的单一氧化物要高。主要有以下两大类: (1)钙钛矿型复氧化物
稀土与过渡金属氧化物在一定条件下可以形成具有天然钙钛矿型的复合氧化物,通式为ABO3,其活性明显优于相应的单一氧化物。结构中一般A为四面体型结构,B为八面体形结构,这样A和B形成交替立体结构,易于取代而产生品格缺陷,即催化活性中心位,表面晶格氧提供高活性的氧化中心,从而实现深度氧化反应。常见的有几类如:BaCuO2、LaMnO3等。 (2)尖晶石型复氧化物
作为复氧化物重要的一种结构类型,以AB2X4表示.尖晶石亦具有优良的深度氧化催化活性,如对CO的催化燃烧起燃点落在低温区(约80℃),对烃类亦在低温区可实现完全氧化.其中研究最为活跃的CuMn2O4尖晶石,对芳烃的活性尤为出色,如使甲苯完全燃烧只需260℃,实现低温催化燃烧,具有特别实际意义。
催化剂活性组分可通过下列方式沉积在载体上:
1、电沉积在缠绕或压制的金属载体上;
2、沉积在颗粒状陶瓷材料上;
3、沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。
金属载体催化剂一般是将金属制成丝网或带状,然后将活性组分沉积在其上。金属载体催化剂的优点是导热性能好、机械强度高,缺点是比表面积较小。陶瓷载体结构有颗粒状及蜂窝状两大类,陶瓷材料通常为硅-铝氧化物。颗粒状载体的优点是比表面积大,缺点是压降大以及因载体间相互摩擦,造成活性组分磨耗损失。蜂窝载体是比较理想的载体型式,具有很高的比表面,压力降较片粒柱状低,机械强度大,耐磨、耐热冲击。
催化燃烧过程是在催化燃烧装置中进行的。有机废气先通过热交换器预热到200~400℃,再进入燃烧室,通过催化剂床时,氧和有机气体被吸附在多孔材料表层的催化剂上,增加了氧和有机气体接触碰撞的机会,提高了活性,使有机气体与氧产生剧烈的化学反应而生成CO2和H2O,同时产生热量,从而使得有机气体变成无毒无害气体。将浓缩的有机废气引入主要设备,有机废气经内装加热装置从活性炭层中将有机物分离后,通过催化剂的作用分解成水和二氧化碳,同时释放能量,由热交换装置置换能量,用于维护设备自燃的能源。