3.3.催化剂负载方式催化剂活性组分可通过下列方式沉积在载体上：
（1）电沉积在缠绕或压制的金属载体上；
（2）沉积在颗粒状陶瓷材料上；
（3）沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。
金属载体催化剂一般是将金属制成丝网或带状，然后将活性组分沉积在其上。金属载体催化剂的优点是导热性能好、机械强度高，缺点是比表面积较小。陶瓷载体结构有颗粒状及蜂窝状两类，陶瓷材料通常为硅-铝氧化物。颗粒状载体的优点是比表面积，缺点是压降以及因载体间相互摩擦，造成活性组分磨耗损失。蜂窝载体是比较理想的载体型式，具有很高的比表面，压力降较片粒柱状低，机械强度，耐磨、耐热冲击。
3.4.催化剂失活与防治把环评工程师站点加入收藏夹
3.4.1.催化剂失活催化剂在使用过程中随着时间的延长，活性会逐渐下降，直至失活。催化剂失活主要有以下3种类型：
（1）催化剂完全失活。使催化剂失活的物质包括快速和慢速作用毒物两类。快速作用毒物主要有磷、砷等，慢速作用毒物有铅、锌等。通常情况下，催化剂失活是由于毒物与活性组分化合或熔成合金。对于快速作用毒物来说，即使只有微量，也能使催化剂迅速失活。在500℃以下时，慢性作用毒物使活性物质合金化的速度要慢得多。
（2）抑制催化反应。卤素和硫的化合物易与活性中心结合，但这种结合是比较松弛、可逆的、暂时性的。当废气中的这类物质被去除后，催化剂活性可以恢复。
（3）沉积覆盖活性中心。不饱和化合物的存在导致碳沉积，此外陶瓷粉尘、铁氧化合物及其他颗粒性物堵塞活性中心，从而影响催化剂的吸附与解吸能力，致使催化剂活性下降。
3.4.2.催化剂失活的防治针对催化剂活性的衰减，可以采取下列相应的措施：按操作规程，正确控制反应条件；当催化剂表面结碳时，通过吹入新鲜空气，提高燃烧温度，烧去表面结碳；将废气进行预处理，以除去毒物，防止催化剂中毒；改进催化剂的制备工艺，提高催化剂的耐热性和抗毒能力。
3.5.燃烧动力学当有机废气在金属氧化物催化剂上燃烧时，碳氢化合物的氧化反应是经过表面氧化还原作用循环实现的。这一机理是由Mars-Van Krevelen[15]提出，反应机理如下：式中，Ri—碳氢化合物物种i.相应反应动力学模型方程式可表达为：式中，ki、koi—分别碳氢化合物物种i及氧的反应速度常数，C i、Coi—分别碳氢化合物物种i及氧的浓度，Vi—每摩尔碳氢化合物物种i完全氧化所需氧摩尔数。
实验表明碳氢氧化反应速度对碳氢的反应级数位于0和1之间。
4.催化燃烧工艺流程
根据废气预热方式及富集方式，催化燃烧工艺流程可分为3种。
4.1.预热式预热式是催化燃烧的最基本流程形式。有机废气温度在100℃以下，浓度也较低，热量不能自给，因此在进入反应器前需要在预热室加热升温，燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换，以回收部分热量。该工艺通常采用煤气或电加热升温至催化反应所需的起燃温度。
4.2.自身热平衡式当有机废气排出时温度较高（在300℃左右），高于起燃温度，且有机物含量较高，热交换器回收部分净化气体所产生的热量，在正常操作下能够维持热平衡，无需补充热量，通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时使用。
4.3.吸附-催化燃烧当有机废气的流量、浓度低、温度低，采用催化燃烧需耗量燃料时，可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩，然后通过热空气吹扫，使有机废气脱附出来成为浓缩了的高浓度有机废气（可浓缩10倍以上），再进行催化燃烧。此时，不需要补充热源，就可维持正常运行。
对于有机废气催化燃烧工艺的选择主要取决于：燃烧过程的放热量，即废气中可燃物的种类和浓度；起燃温度，即有机组分的性质及催化剂活性；热回收率等。当回收热量超过预热所需热量时，可实现自身热平衡运转，无需外界补充热源，这是最经济的。
5.催化燃烧过程的热平衡
催化燃烧是放热反应，放热量的小取决于有机物的种类及其含量。依靠废气燃烧的反应热，维持催化燃烧过程持续进行是最经济的操作方法，而能否以自热维持体系的正常反应，则取决于燃烧过程的放热量、催化剂的起燃温度、热量回收率、废气的初始温度。
以净化含甲苯的废气为例，设3种废气中分别含有甲苯2000、1000、500 mg/m3，催化剂的相应起燃温度分别为200、250、300℃，废气的初始温度分别为30、150℃，热交换器的效率越高，催化剂的起燃温度越低，废气的初始温度越高，实现自热运转可能性越。而5000mg/m3左右的有机物残留量在工业有机废气中是常见的，只要热交换器的换热效率达到50%～60%，就可利用热交换器回收燃烧反应热来维持催化燃烧体系的进行。
6.催化燃烧的应用
6.1.溶剂类污染物的净化处理这类污染物量面广，主要是三苯（苯、甲苯和二甲苯）、酮类、醇类及其它一些含氧衍生物等。詹建锋[18]采用吸附—催化燃烧法治理彩印厂三苯废气，治理前废气浓度为1320mg/m3，治理后浓度小于50mg/m3，达到福建省地方标准DB35/156-93要求。刘忠生等[19]对主要含烃类污染物的石化污水处理场隔油池散发的废气进行处理，采用蜂窝状Pt、Pd、Ce多组分TC79-2H催化剂，对进口总烃体积分数1000～6000μL/L进行催化燃烧，可以使总烃去除率达到97％以上，净化排气总烃体积分数小于100μL/L，无恶臭气味。
6.2.含氮有机污染物的净化含氮有机污染物（如RNH2、RCONH2等），都具有毒性和臭味，必须进行处理。火箭推进剂偏二甲阱[（CH3）2NNH2]是一种易溶于水和有机溶剂、具有强极性和弱碱性的有机化合物，也是一种剧毒物质。采用催化燃烧法处理火箭推进剂偏二甲肼废气（含偏二甲阱1％，压力为0.25MPa，气量为500 m3/h），当催化燃烧温度高于300℃，偏二甲肼废气去除率达99％以上，获得很好的处理效果[20].
6.3.对含硫有机污染物的净化
制药厂、农药厂和化纤厂等在生产中会排出来CH3SH、CH3CH2SH、CS2等有机硫污染物，对这类污染物的催化氧化，其中的S原子一般氧化成SO2或SO3，在催化剂表面上易产生强吸附，造成催化剂中毒失活。新开发的RS-1型催化剂能使反应过程生成的SO2和SO3几乎100%地释放出来，使连续运行时的活性保持稳定。
7.结语
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，在我国仍处于发展阶段。今后的发展方向为：
（1）提高催化剂性能。研制具有抗毒能力、空速、比表面积及低起燃点的非贵金属催化剂，以降低造价和使用费用。
（2）催化燃烧装置向型化、整体型和节能型方向发展。
随着《气污染物综合排放标准》（GB-16297-1996）的实施，有机废气污染控制政策由浓度控制转向浓度和总量控制，此类污染迫切需要治理。催化燃烧技术将广泛用于有机废气的处理。
（1）电沉积在缠绕或压制的金属载体上；
（2）沉积在颗粒状陶瓷材料上；
（3）沉积在蜂窝结构的陶瓷材料上。
金属载体催化剂一般是将金属制成丝网或带状，然后将活性组分沉积在其上。金属载体催化剂的优点是导热性能好、机械强度高，缺点是比表面积较小。陶瓷载体结构有颗粒状及蜂窝状两类，陶瓷材料通常为硅-铝氧化物。颗粒状载体的优点是比表面积，缺点是压降以及因载体间相互摩擦，造成活性组分磨耗损失。蜂窝载体是比较理想的载体型式，具有很高的比表面，压力降较片粒柱状低，机械强度，耐磨、耐热冲击。
3.4.催化剂失活与防治把环评工程师站点加入收藏夹
3.4.1.催化剂失活催化剂在使用过程中随着时间的延长，活性会逐渐下降，直至失活。催化剂失活主要有以下3种类型：
（1）催化剂完全失活。使催化剂失活的物质包括快速和慢速作用毒物两类。快速作用毒物主要有磷、砷等，慢速作用毒物有铅、锌等。通常情况下，催化剂失活是由于毒物与活性组分化合或熔成合金。对于快速作用毒物来说，即使只有微量，也能使催化剂迅速失活。在500℃以下时，慢性作用毒物使活性物质合金化的速度要慢得多。
（2）抑制催化反应。卤素和硫的化合物易与活性中心结合，但这种结合是比较松弛、可逆的、暂时性的。当废气中的这类物质被去除后，催化剂活性可以恢复。
（3）沉积覆盖活性中心。不饱和化合物的存在导致碳沉积，此外陶瓷粉尘、铁氧化合物及其他颗粒性物堵塞活性中心，从而影响催化剂的吸附与解吸能力，致使催化剂活性下降。
3.4.2.催化剂失活的防治针对催化剂活性的衰减，可以采取下列相应的措施：按操作规程，正确控制反应条件；当催化剂表面结碳时，通过吹入新鲜空气，提高燃烧温度，烧去表面结碳；将废气进行预处理，以除去毒物，防止催化剂中毒；改进催化剂的制备工艺，提高催化剂的耐热性和抗毒能力。
3.5.燃烧动力学当有机废气在金属氧化物催化剂上燃烧时，碳氢化合物的氧化反应是经过表面氧化还原作用循环实现的。这一机理是由Mars-Van Krevelen[15]提出，反应机理如下：式中，Ri—碳氢化合物物种i.相应反应动力学模型方程式可表达为：式中，ki、koi—分别碳氢化合物物种i及氧的反应速度常数，C i、Coi—分别碳氢化合物物种i及氧的浓度，Vi—每摩尔碳氢化合物物种i完全氧化所需氧摩尔数。
实验表明碳氢氧化反应速度对碳氢的反应级数位于0和1之间。
4.催化燃烧工艺流程
根据废气预热方式及富集方式，催化燃烧工艺流程可分为3种。
4.1.预热式预热式是催化燃烧的最基本流程形式。有机废气温度在100℃以下，浓度也较低，热量不能自给，因此在进入反应器前需要在预热室加热升温，燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换，以回收部分热量。该工艺通常采用煤气或电加热升温至催化反应所需的起燃温度。
4.2.自身热平衡式当有机废气排出时温度较高（在300℃左右），高于起燃温度，且有机物含量较高，热交换器回收部分净化气体所产生的热量，在正常操作下能够维持热平衡，无需补充热量，通常只需要在催化燃烧反应器中设置电加热器供起燃时使用。
4.3.吸附-催化燃烧当有机废气的流量、浓度低、温度低，采用催化燃烧需耗量燃料时，可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上进行浓缩，然后通过热空气吹扫，使有机废气脱附出来成为浓缩了的高浓度有机废气（可浓缩10倍以上），再进行催化燃烧。此时，不需要补充热源，就可维持正常运行。
对于有机废气催化燃烧工艺的选择主要取决于：燃烧过程的放热量，即废气中可燃物的种类和浓度；起燃温度，即有机组分的性质及催化剂活性；热回收率等。当回收热量超过预热所需热量时，可实现自身热平衡运转，无需外界补充热源，这是最经济的。
5.催化燃烧过程的热平衡
催化燃烧是放热反应，放热量的小取决于有机物的种类及其含量。依靠废气燃烧的反应热，维持催化燃烧过程持续进行是最经济的操作方法，而能否以自热维持体系的正常反应，则取决于燃烧过程的放热量、催化剂的起燃温度、热量回收率、废气的初始温度。
以净化含甲苯的废气为例，设3种废气中分别含有甲苯2000、1000、500 mg/m3，催化剂的相应起燃温度分别为200、250、300℃，废气的初始温度分别为30、150℃，热交换器的效率越高，催化剂的起燃温度越低，废气的初始温度越高，实现自热运转可能性越。而5000mg/m3左右的有机物残留量在工业有机废气中是常见的，只要热交换器的换热效率达到50%～60%，就可利用热交换器回收燃烧反应热来维持催化燃烧体系的进行。
6.催化燃烧的应用
6.1.溶剂类污染物的净化处理这类污染物量面广，主要是三苯（苯、甲苯和二甲苯）、酮类、醇类及其它一些含氧衍生物等。詹建锋[18]采用吸附—催化燃烧法治理彩印厂三苯废气，治理前废气浓度为1320mg/m3，治理后浓度小于50mg/m3，达到福建省地方标准DB35/156-93要求。刘忠生等[19]对主要含烃类污染物的石化污水处理场隔油池散发的废气进行处理，采用蜂窝状Pt、Pd、Ce多组分TC79-2H催化剂，对进口总烃体积分数1000～6000μL/L进行催化燃烧，可以使总烃去除率达到97％以上，净化排气总烃体积分数小于100μL/L，无恶臭气味。
6.2.含氮有机污染物的净化含氮有机污染物（如RNH2、RCONH2等），都具有毒性和臭味，必须进行处理。火箭推进剂偏二甲阱[（CH3）2NNH2]是一种易溶于水和有机溶剂、具有强极性和弱碱性的有机化合物，也是一种剧毒物质。采用催化燃烧法处理火箭推进剂偏二甲肼废气（含偏二甲阱1％，压力为0.25MPa，气量为500 m3/h），当催化燃烧温度高于300℃，偏二甲肼废气去除率达99％以上，获得很好的处理效果[20].
6.3.对含硫有机污染物的净化
制药厂、农药厂和化纤厂等在生产中会排出来CH3SH、CH3CH2SH、CS2等有机硫污染物，对这类污染物的催化氧化，其中的S原子一般氧化成SO2或SO3，在催化剂表面上易产生强吸附，造成催化剂中毒失活。新开发的RS-1型催化剂能使反应过程生成的SO2和SO3几乎100%地释放出来，使连续运行时的活性保持稳定。
7.结语
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，在我国仍处于发展阶段。今后的发展方向为：
（1）提高催化剂性能。研制具有抗毒能力、空速、比表面积及低起燃点的非贵金属催化剂，以降低造价和使用费用。
（2）催化燃烧装置向型化、整体型和节能型方向发展。
随着《气污染物综合排放标准》（GB-16297-1996）的实施，有机废气污染控制政策由浓度控制转向浓度和总量控制，此类污染迫切需要治理。催化燃烧技术将广泛用于有机废气的处理。
