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VOCS经过催化燃烧处理后产生一氧化碳的分析2019-3-27 16:49:07

VOCS燃烧技术是当前普遍认可的高效、彻底的处理技术,因此最近几年得到了广泛的应用。在实际应用中,为什么在二甲基**胺(DMF)催化燃烧处理后检测到了一氧化碳(化学分子式为CO),浓度还不低?按照常规理解是,催化燃烧不可能产生一氧化碳。针对这个问题,作如下讨论,供参考。
 
下图是DMF催化燃烧后的烟气分析,检测到大量CO,和NOx。
 
                           
 
1.燃料不充分燃烧产生一氧化碳
 
冬天经常发生燃气热水器使用过程的一氧化碳中毒,是由于燃气在燃烧过程不充分产生了一氧化碳;汽车尾气中的大量一氧化碳也是汽油(柴油)在发动机内燃烧不充分产生的。包括家里的煤气灶,在使用过程也会产生一氧化碳。也就是说一氧化碳是不完全燃烧的产物之一,如果能组织良好的燃烧过程,也就是具备充足的氧气、充分的混合,足够高的温度和较长的滞留时间,中间产物一氧化碳最终会燃烧完毕。可见,只要是燃烧,不管是热力燃烧(TO)或者是催化燃烧(CO)都有生产一氧化碳的可能。
 
2.催化燃烧产生一氧化碳的分析
 
前面讲过,只要是燃烧,就存在产生一氧化碳的可能。其本质是一氧化碳是燃烧的中间产物。燃烧过程产生的一氧化碳(CO),如果来不及进一步氧化(燃烧)生成二氧化碳,就会残留在烟气中。VOCS在催化剂表面反应是一个极其复杂的过程,目前对反应机理(反应过程)的认识还很肤浅。通常认为VOCS分子首先在催化剂表面吸附,然后VOCS分子中的某些化学物质得到活化或者断裂,进一步和活化的氧分子或气相氧化反应,经过复杂过程生成最终产物二氧化碳。
 
  VOCS在催化燃烧过程会生成各种中间产物,如有机酸、一氧化碳。但是这些中间产物如果不能进一步有效的氧化,就会在排放口检测到有机酸、一氧化碳,这涉及到串联反应的相对反应速度问题。
 
3.    DMF催化燃烧产生CO的可能性分析
 
由于没有详细做过相关的研究,以下分析是根据针对催化反应的认识展开的。
 
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4. DMF分子中包含有C-N键、C-H键和C=O键。下表是VOCS中常见化学键的键能,从下表可以看出DMF分子中的C-N键最弱,使得C-N键最容易断裂,生成ˑCH3和ˑHCO。ˑCH3和ˑHCO很容易转化为一氧化碳(CO),当催化剂的CO氧化活性不足时,就会产生CO。由于有些催化剂对CO的氧化能力往往是不够的,也是在实际工况中生成大量CO的原因之一。可见,由于DMF的特殊性,需要选择性能更优的、针对DMF的催化剂。


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