VOCs吸附和催化评价装置助力《空气质量持续改善行动计划》吸附催化材料的研究

2023-12-12200

《空气质量持续改善行动计划》的通知，第（三十）加强决策科技支撑。研究低浓度、大风量、中小型VOCs排放污染治理技术，提升VOCs关键功能性吸附催化材料的效果和稳定性。

根据世界卫生组织（WHO）的定义，VOCs是指在常温下，沸点50℃至260℃的各种有机化合物。通常分为非甲烷碳氢化合物（简称NMHCs）、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。在VOCS的分解反应中，VOCs催化剂表面的活性成分先和VOCs吸附，形成吸附态的复合物，然后，在催化剂的作用下，复合物发生电子重排和化学键断裂，形成新的反应通道，这些新的反应通道降低反应活化能，使反应可以在较低温度下进行。Z后，催化剂表面的活性成分将反应产物脱附，完成整个催化过程。

VOC吸附剂		VOC催化剂
种类	吸附剂特点	种类	常用金属
活性炭和活性炭纤维	丰富的表面基团易于与VOCs分子发生化学吸附或形成稳定的氢键，解吸/脱附不彻底，且炭基材料不耐高温导致再生困难	过渡金属氧化物催化剂	锰（Mn）、钴（Co）、铜（Cu）、铬（Cr）和铁（Fe）
硅藻土	大孔结构，不利于低浓度下的VOCs气体吸附	贵金属催化剂	铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Rh）
介孔二氧化硅	较大的介孔孔道，对动力学直径较小的VOCs分子吸附结合力相对较弱，富集低浓度VOCs气体能力较差	非金属催化剂	碳材料（如炭黑、活性炭、石墨烯等）、分子筛（如沸石、钛硅酸盐等）和氧化物基复合材料（如过渡金属掺杂的TiO2等）
金属有机骨架化合物（MOFs）	前驱体制备成本高，热稳定差	双金属或多金属催化剂	两种或多种金属组成的复合催化剂。这类催化剂充分利用了各种金属的催化性能，可实现较高的催化活性、稳定性和选择性。
沸石分子筛	在分子尺寸上高度有序、孔径可调的微孔孔道，骨架结构丰富，可根据VOCs分子大小进行选择性吸附，且分子筛热稳定性好，易于再生。