羅心童

云南樹友環(huán)?？萍加邢薰?，中國(guó)·云南 昆明 650000

隨著中國(guó)科技的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的騰飛，在環(huán)保方面制定了一系列的政策，并且引入和研發(fā)了眾多污染物治理技術(shù)。大氣污染治理中環(huán)境催化技術(shù)就是一項(xiàng)非常重要的治理技術(shù)，在目前眾多地區(qū)的大氣污染治理工作中起到了非常有效的作用，得到了非常廣泛的推廣，論文針對(duì)各項(xiàng)催化技術(shù)進(jìn)行闡述。

環(huán)境催化；大氣污染；治理工作

1 引言

為了保證中國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，需要國(guó)家大力發(fā)展環(huán)保事業(yè)，通過(guò)多項(xiàng)環(huán)保技術(shù)和工作來(lái)保證人民居住環(huán)境和自然環(huán)境的優(yōu)化。大氣是人們的生存基礎(chǔ)，為了能夠保護(hù)大氣資源，減小大氣污染，可以采用環(huán)境催化技術(shù)。

2 催化技術(shù)在煙氣脫硫中的應(yīng)用

2.1 煙氣脫硫工藝背景

在煙氣脫硫的過(guò)程中常常會(huì)使用到催化氧化法脫硫技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)就是利用相應(yīng)的催化劑來(lái)將二氧化硫催化氧化為三氧化硫，從而減小煙氣中的硫的含量，并且能夠制呈硫酸等工業(yè)產(chǎn)品，這種方法目前應(yīng)用較為廣泛。目前，有科研單位已經(jīng)研究出了一種炭基催化法，這種催化氧化方法就是利用了一種低溫非釩系催化劑來(lái)將煙氣中含有的二氧化硫、水和氧氣分別催化轉(zhuǎn)化具有相應(yīng)活性的分子，并且反應(yīng)都將發(fā)生在催化劑的活性位上，并且最終可以生成硫酸，且轉(zhuǎn)化率較大。值得注意的是這種催化劑是中國(guó)科研人員自主研發(fā)的，具有非常重要的科研意義[1]。

2.2 炭基催化法概述

炭基催化氧化二氧化硫的工藝流程并不復(fù)雜，但是會(huì)采用到催化反應(yīng)塔、再生池、成品酸池和稀酸精制裝置等反應(yīng)裝置，并且通過(guò)動(dòng)力設(shè)備來(lái)啟動(dòng)整個(gè)流程。首先，需要進(jìn)行相應(yīng)的除塵處理才能夠?qū)⒋幚淼臒煔馑腿朊摿蛩⑶倚枰{(diào)整煙氣中的水蒸氣含量與氧氣含量，調(diào)節(jié)好煙氣的溫度，使得催化氧化反應(yīng)能夠以做好的轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行，符合相應(yīng)的反應(yīng)需求。在催化劑飽和了之后，需要采用再生液洗滌再生，需要注意的是再生液的使用流程一定是由濃度高到濃度低，這樣有利于在獲得相應(yīng)的硫酸產(chǎn)品下還能夠再生催化劑，使得催化劑活性位能夠恢復(fù)。

2.3 炭基催化法的特點(diǎn)

這種完全由中國(guó)自主研發(fā)的催化氧化方法在各方面都具有非常強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，首先，其脫硫效率通過(guò)實(shí)際工作的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，研究人員發(fā)現(xiàn)這種催化法的催化率已經(jīng)達(dá)到了90%以上，也就是說(shuō)其脫硫效率也達(dá)到了90%以上。其次，其流程工藝相對(duì)于傳統(tǒng)脫硫方法來(lái)說(shuō)，利用了炭基催化法將可以大大縮短工藝流程，減少設(shè)備和場(chǎng)地的資金投入，且在操作上十分簡(jiǎn)單，只需要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的培訓(xùn)即可完成。最后，因?yàn)樘炕呋ㄊ歉煞夹g(shù)，也就代表著其并不會(huì)像濕法技術(shù)一樣存在結(jié)垢、堵塞等問(wèn)題，是非常清潔干凈的一項(xiàng)脫硫技術(shù)。但是需要注意的是，在脫硫過(guò)程中，因?yàn)槠錇樘盍洗呋磻?yīng)層，對(duì)煙氣含塵量有著非常高的要求，并且要求各項(xiàng)設(shè)備能夠滿足防腐蝕性和耐酸要求[2]。

3 催化技術(shù)在煙氣脫硝中的應(yīng)用

3.1 氮氧化物的凈化

一般在工業(yè)上實(shí)行脫硝處理都是會(huì)分為燃燒過(guò)程和末端控制兩種方式。燃燒過(guò)程是指通過(guò)將爐內(nèi)的燃燒過(guò)程和狀態(tài)進(jìn)行有效的改善，從而達(dá)到脫硝作用，也就是將氮氧化物的含量降低。而末端控制則又分為催化法和非催化法。催化法是指選擇性催化還原法，又稱為SCR 法，是目前工業(yè)上處理煙氣脫硝過(guò)程中催化脫硝的一種應(yīng)用最廣泛的方法。而非催化法又稱為SNCR 法，就是指不利用催化劑在相應(yīng)的物理、化學(xué)條件下直接進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，如所濕性反應(yīng)和電子束照射法。

3.2 SCR 法

因?yàn)槟壳胺谴呋ㄟM(jìn)行脫硝工藝會(huì)消耗大量的能源，投入的成本也較大，工業(yè)上已經(jīng)很少使用，所以著重闡述催化還原法。SCR 法是通過(guò)催化劑并采用氨為還原劑，當(dāng)?shù)趸锱c還原劑進(jìn)行反應(yīng)后即可以有效地實(shí)現(xiàn)脫除氮氧化合物的目的。其基本原理為，一氧化氮和二氧化氮分別都會(huì)通過(guò)氨氣和氧氣進(jìn)行反應(yīng)得到氮?dú)夂退谎趸c二氧化氮和氨氣也會(huì)在高溫下反應(yīng)得到氮?dú)夂退?。一般?lái)說(shuō)，比較成熟的SCR 脫硝法會(huì)有脫硝反應(yīng)塔和還原劑配給系統(tǒng)兩方向組成。其催化劑是SCR 法的重點(diǎn)，所以大多數(shù)工業(yè)企業(yè)都會(huì)在催化劑上花費(fèi)大量成本。催化劑主要分為三種類型，分別是鉑-銠以及鈀等貴金屬、堿金屬氧化物、沸石分子篩型三種[3]。

3.3 SCR 法的問(wèn)題

目前SCR 法存在一些問(wèn)題，首先是銨鹽會(huì)沉積，并且大量的飛灰會(huì)使得催化劑被堵塞甚至是失活。其次煙氣分布不均勻?qū)е铝嗽摲椒傮w的效率不高，出口處氨氣和氮氧化物的分布也不均勻。最后則是在反應(yīng)過(guò)程中有可能會(huì)出現(xiàn)氨氣和高硫煤尾氣的部分泄露以及反應(yīng)，導(dǎo)致催化劑中毒失活，并且產(chǎn)生氧化二氮，導(dǎo)致溫室效應(yīng)。

4 催化技術(shù)在揮發(fā)性有機(jī)物凈化中的應(yīng)用

揮發(fā)性有機(jī)物是目前室內(nèi)常常存在的一種污染物，一般來(lái)說(shuō)要做好揮發(fā)性有機(jī)物的控制工作還需要從源頭和末端兩方面進(jìn)行控制。從源頭控制很好理解，就是直接在生產(chǎn)工程中做到高管理和優(yōu)化生產(chǎn)，注意每一個(gè)環(huán)節(jié)的環(huán)保工作，將揮發(fā)性有機(jī)物的產(chǎn)生以及排放降低到最小，也可以說(shuō)是一種預(yù)防性的措施。而從末端控制則是以一種廢氣處理方式來(lái)實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物的回收再利用或者是催化反應(yīng)來(lái)將揮發(fā)性有機(jī)物降解。

4.1 催化燃燒和光催化

在揮發(fā)性有機(jī)物的處理中，催化燃燒是目前應(yīng)用最廣的一種催化處理方式，這種燃燒的方法直接將有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，并且反應(yīng)率可以達(dá)到95%以上，而加入催化劑可以降低燃燒溫度，使其在相對(duì)較低的溫度下也可以進(jìn)行，這樣就避免了因?yàn)闇囟炔蛔愣a(chǎn)生較多的氮氧化物。光催化則是在常溫常壓下進(jìn)行的這一種降解反應(yīng)，一般利用二氧化鈦為催化劑。

4.2 催化劑

催化劑自然是揮發(fā)性有機(jī)物催化處理工藝的重心，所以要保證催化劑的活性，就必須要保證反應(yīng)溫度、進(jìn)氣條件和污染物的濃度。一般來(lái)說(shuō)，催化劑不能在太高的溫度下工作，會(huì)造成催化劑失活。而進(jìn)氣流量會(huì)影響反應(yīng)物的反應(yīng)時(shí)間，不利于反應(yīng)進(jìn)行。最后則是初始濃度，一旦其太高則會(huì)使得催化劑的負(fù)擔(dān)增加[4]。

5 催化技術(shù)在機(jī)動(dòng)車尾氣治理中的應(yīng)用

在針對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣的治理過(guò)程中，會(huì)應(yīng)用到機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化兩種方法。機(jī)內(nèi)凈化指的是從車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒工況以及提高燃油品質(zhì)等方面進(jìn)行，相當(dāng)于上述的源頭控制法。而機(jī)外凈化則是引入催化劑，使得尾氣中含有的較多有害物質(zhì)能夠保證降解過(guò)程的高效，在這一過(guò)程中面對(duì)的是包含氮氧化合物、一氧化氮等多種污染物的氧化還原反應(yīng)，所以催化劑依然是治理過(guò)程中的重要因素。目前，對(duì)車輛尾氣進(jìn)行處理的過(guò)程中，催化劑的組成會(huì)分成活性成分和載體成分兩部分，活性成分與上述脫硝過(guò)程中較為類似，也是采用貴金屬，并加入一些添加劑來(lái)提高儲(chǔ)存放氧的功能，加強(qiáng)催化結(jié)構(gòu)和提高催化能力。因?yàn)殂檭r(jià)格較為昂貴，所以目前已經(jīng)采用鈀來(lái)作為催化劑的組成部分，提高堿金屬氧化性能和減少貴金屬的應(yīng)用是目前車輛尾氣治理中的重要發(fā)展方向。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，環(huán)境催化技術(shù)在廢氣脫硫、脫硝、可揮發(fā)有機(jī)物的治理以及汽車尾氣的治理中起到了重要的作用，針對(duì)近年來(lái)日趨嚴(yán)重的大氣污染和治理工作提供了重要的技術(shù)支持，中國(guó)需要多采用和研發(fā)相應(yīng)的催化技術(shù)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，使得中國(guó)能夠在良好的自然環(huán)境中獲得更好的發(fā)展。