VOCs(挥发性有机化合物)是制药、印刷、喷漆、制鞋、塑料等行业排放废气中的主要成分，该类有机物不仅有毒性还伴有恶臭味。在处理VOCs时常用的方法有吸附法、冷凝法和直接燃烧法，这些方法能耗大、易受VOCs浓度和温度限制，还会产生二次污染。近年来，率的催化燃烧技术已由实验阶段走向工程应用。

一、催化燃烧的反应原理

催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与深度氧化反应。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低反应的活化能，同时使反应物分子富集于催化剂表面，以提高反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，将废气分解为的二氧化碳和水，同时放出大量热能。

二、VOCs催化燃烧装置的技术特点

1、起燃温度低，节省能源。VOCs催化燃烧与直接燃烧相比，具有起燃温度低、能耗低等显著优点，催化燃烧设备达到起燃温度后便无需外界供热。

2、适用范围广。催化燃烧设备几乎可以处理所有的烃类废气，对于化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分、无回收价值的废气，采用吸附+催化燃烧法的处理效果更好。

3、VOC催化燃烧装置净化效率高，无二次污染。用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般都在95%以上，并且由于燃烧温度低，能大量减少氮氧化物的生成，不会造成二次污染。

三、催化燃烧的工艺流程

根据VOCs催化燃烧装置的预热方式及富集方式，催化燃烧设备可分为3种。

(1)预热式：预热式是催化燃烧设备的基本结构形式。低浓度的VOCs在起燃温度低于100℃以下，热量不能自给的时候，需要在预热室加热升温。通常采用煤气或电加热将废气升温至催化反应所需的起燃温度，净化后的VOCs在热交换器内与未处理的废气进行热交换，以回收部分热量。

(2)自身热平衡式：如果废气的温度过高，通常只需要在催化燃烧设备中加装一个电加热器供起燃时使用即可，通过热交换器回收热量，正常操作下能够维持热平衡，不需补充热量。

(3)吸附+催化燃烧组合式：当VOCs的风量大、浓度低时，采用催化燃烧需消耗大量的燃料，先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上，然后进行浓缩，再通过热空气吹扫，使VOCs脱附成高浓度的废气，之后再进行催化燃烧。

VOCs催化燃烧工艺主要取决于:

①燃烧过程的放热量，即废气中可燃物的种类和浓度;

②起燃温度，即有机组分的性质及催化剂活性;

③热回收率等。当回收热量超过预热所需热量时，可实现自身热平衡，无需外界补充热源，这的。

催化燃烧技术涉及化工、环境工程、催化反应和自动检测控制等领域，在我国目前仍处于发展阶段。该技术今后的发展方向主要分为两个方面:

①提高催化剂性能，研制抗毒能力强、大空速、比表面积大及低起燃点的非贵金属催化剂，以降低造价和使用费用;

②催化燃烧装置向大型化、整体型和节能型方向发展。

RCO催化燃烧设备是治理有机废气的有效方法，其特点是起燃温度低、无二次污染、余热可回用、操作方便、运转费用低，在国外使用已有几十年的历史。在我国，催化燃烧技术已成功地被应用于化工、轻工、仪表等行业的废气治理及净化，收到了良好的效果。

目前催化燃烧设备普遍使用铂、钯为活性物质作的贵金属催化剂载体，贵金属催化剂具有活性高、机械强度大、阻力小、使用寿命长等优点。国内早曾使用铂丝或铂屑作为催化燃烧的催化剂，但因成本高、资源少，使用受到限制。随着环保工作的深入开展，我国的广大科学工作者为进一步提高催化效果，降低成本，促进催化燃烧技术的推广，很多科研单位、工厂和高校做了不少研究工作，相继推出了各种类型的催化剂。

一、催化剂

1、金属载体催化剂

此类催化剂以耐热合金为载体，采用电镀或化学镀等方法将活性金属铂、钯及过渡金属氧化物附着于各种形状的金属载体表面。

①稀土钙钦矿型蜂窝状载体催化剂

该催化剂活性组分为复合金属氧化物，具有较高的催化活性和稳定性，同时具有很大的自由截面和几何外表面积，单位体积催化剂处理能力比其他催化剂高，是一种新型催化剂。

②蓬体球载体催化剂

将耐热合金丝制成球状载体镀钯而成，具有制造工艺简单、价格低、热传导性能好、熔点高、抗氧化性能力强等优点。

2、非金属载体催化剂

①陶瓷蜂窝状载体催化剂

该催化剂采用耐热陶瓷制成蜂窝状载体骨架，浸涂过氧化铝、钯和铂，在一定温度下烘干而成。陶瓷蜂窝状载体催化剂自由空间大，自身磨损率低，不易产生灰芒、床层阻力小，目前广泛用于漆包有机废气治理。

②浮石载体系列催化剂

该系列催化剂为杭州大学利用天然丝光浮石作载体，浸涂少量铂而制成的催化剂，其活性和稳定性都很好，缺点是空速较低，一般多用于喷漆作业有机废气的治理，目前在漆包工厂有机废气的治理中也逐步得到应用。

二、催化机理及反应过程

1、催化机理

催化燃烧的实质是活性氧参与的剧烈氧化作用。由于催化剂活性组分钯、铂及某些过渡金属氧化物具有在一定温度下连续不断地将空气氧活化转移的特性，被活化的氧分子与反应物接触时将自身获得的能量迅速转移给反应物分子而使其活化，加速氧化反应的进行。

活性组分的不同，那么提供活性氧的方式也不同，钯、铂以吸附氧形式转移，氧化物则以晶格氧形式转移，活化自由能不同，则催化活性也不同。

2、反应过程

RCO催化燃烧设备的反应原理是典型的气-固相催化反应，反应过程是气相中的反应组分首先从气相主体扩散到催化剂的外表面进行燃烧，之后催化剂表面再度扩散到气相主体，整个扩散与催化反应组成气-固相的催化反应过程，此过程既是一个传质过程，同时又是一个传热过程，放出的热量自催化剂表面传至气相主体随之排出。因此,反应速度不仅决定于催化剂表面活性中心数及其活化能,而且受扩散过程的影响。