在VOCs催化劑使用過程中往往會發(fā)生非正常的活性下降(失活),導(dǎo)致催化劑無法正常使用。下面簡單介紹一下催化劑失活的原因和應(yīng)對辦法。
1. 催化劑的使用溫度低
如果催化劑使用溫度低于催化劑要求的溫度,那么VOCs或CO在催化劑表面容易發(fā)生結(jié)焦(積炭)。下圖是一種極端的情況,如果單純的催化劑表面積炭,建議提高催化劑溫度到350 oC在空氣氛圍下進(jìn)行4-24小時的處理。
2. 催化劑超高溫使用
如果催化劑在超高溫下使用,催化劑表面的活性組分(鉑、鈀)會發(fā)生團(tuán)聚,粒子長大,使得催化劑的有效活性位下降,催化劑活性下降。此外,高溫會造成催化劑比表面積下降,催化劑載體和助催化劑發(fā)生固相反應(yīng)等,使得催化劑活性下降。催化劑超高溫使用導(dǎo)致的催化劑性能下降是不可逆,因此在催化劑使用過程一定要避免超高溫使用。
3. 粉塵對催化劑的影響
如果VOCs氣體中含有粉塵,小顆粒的粉塵容易進(jìn)入催化劑微孔,使得催化劑性能下降,因此要保證VOCs氣體中比較低的粉塵含量。如果大顆粒粉塵在催化劑表面沉積,那么可以用高壓空氣吹掃清理。
4. 有機(jī)硅中毒
油通常指有機(jī)硅油,其中有機(jī)基團(tuán)全部為甲基的稱為甲基硅油。有機(jī)硅烷進(jìn)入催化劑孔道發(fā)生反應(yīng),有機(jī)硅烷中的C元素轉(zhuǎn)化為CO2、H元素轉(zhuǎn)化為水,Si元素轉(zhuǎn)化為SiO2,由于SiO2是固體,會留在催化劑微小的孔道內(nèi),堵塞孔道,導(dǎo)致催化劑失活。而且,這種失活是不可逆的。因此,在VOCs處理時要避免有機(jī)硅的中毒。有機(jī)硅中毒也是不可逆的,一定要避免。
5. 金屬有機(jī)物中毒
金屬有機(jī)化合物的中毒機(jī)理類似于有機(jī)硅。
6. P、F、Pb、Zn元素中毒
這些物質(zhì)對催化劑的中毒,目前機(jī)理還不清楚,我認(rèn)為這類物質(zhì)的中毒也是不可逆的中毒。我做過實驗磷酸很容易讓貴金屬催化劑失活的,但失活機(jī)理不清楚。
7. Cl和S中毒
對于Cl和S對催化劑的中毒,我認(rèn)為S對催化劑中毒作用很小,Cl只要不是高濃度和長時間的中毒,基本也是可逆的。但是當(dāng)含氯有機(jī)物存在時,由于含氯有機(jī)物在催化劑表面吸附很強,因此會造成催化劑性能下降。可以將催化劑溫度到350 oC在空氣氛圍下(不含氯)進(jìn)行4-24小時的處理,催化劑性能基本會恢復(fù)。如果長時間、高濃度的長時間的中毒,依然會導(dǎo)致催化劑不可逆轉(zhuǎn)的中毒的。