[发明专利]一种两段式低浓度VOC催化降解的方法

说明书

本发明公开了一种两段式低浓度VOC催化降解的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，富集低浓度VOC并进行初步催化降解，得到小分子VOC物质；步骤2，对初步催化降解的小分子VOC物质进行再次催化降解，使得产物能够达标排放。本发明所述方法将低浓度VOC依次通入串联设置的第一段催化降解反应器和第二段催化降解反应器，使得低浓度VOC分为两段降解，第一段降解利用催化剂比表面积大的特点，使得低浓度VOC富集并初步催化降解为小分子物质；第二段降解利用催化剂的高效降解作用，将小分子VOC物质深度矿化为二氧化碳和水，实现最终废气的大达标排放。工艺路线简单，条件易控，对设备的要求低，且通用性强，可对多种废气污染物进行催化降解。

技术领域

本发明属于环境净化领域，具体涉及一种两段式低浓度VOC催化降解的方法。

背景技术

很多挥发性有机化合物——VOC对人类潜在的致癌作用，一些VOC被国内外环保部(中华人民共和国生态环境部(MEE)，美国环保署(EPA)和欧盟委员会(EC))列为重点污染物，并受到严格的监督和控制。因此，近年来，开发有效的VOC处理技术引起了国内外广泛的关注。

目前，VOC类污染物的处理技术，主要涉及吸附和催化降解。其中，吸附法只能将污染物从气相当中吸附下来，只完成了污染物的转移，并未能真正将污染物消除；而催化降解可以将有机污染物完全转化为低毒无机小分子的产物，如CO₂等，因而应用前景更为广阔。催化降解法适用于处理低浓度的VOC(气态污染物)，对废气中可燃组分浓度的限制要求较低(1％)，在较低温度(200～400℃)将有机物彻底催化氧化为CO₂、H₂O、Cl₂和HCl等小分子，并且，其反应为无火焰燃烧，能够显著避免有焰高温直接燃烧法造成的二次污染。

传统的催化降解方法中，VOC的催化降解反应多采用一段式反应工艺和复合催化剂(即催化剂上同时负载多种活性组分)。此传统反应方法对催化剂性能的要求很高，为了结合各种催化剂和各个元素的优点，规避某些催化剂或元素的缺点，复合催化剂的设计思路为：“催化剂1+催化剂2+···+催化剂N→催化剂X”。但是，按照传统方法制备出的复合催化剂并不一定能完美结合各个催化剂的优点，甚至复合催化剂的催化效果可能低于单一组分催化剂；而且，复合催化剂的设计过程需要调控复合比例、反应温度、制备氛围等合成条件，操作十分复杂，效率低下，往往事倍功半。

因此，提供一种操作简单、能够高效降解低浓度VOC的方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现，将低浓度VOC依次通入串联设置的第一段催化降解反应器和第二段催化降解反应器，使得低浓度VOC分为两段降解，第一段降解利用催化剂比表面积大的特点，使得低浓度VOC富集并初步催化降解为小分子物质；第二段降解利用催化剂的高效降解作用，将小分子VOC物质深度矿化为二氧化碳和水，实现最终废气的大达标排放，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供一种两段式低浓度VOC催化降解的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1，富集低浓度VOC并进行初步催化降解，得到小分子VOC物质；

步骤2，对初步催化降解的小分子VOC物质进行再次催化降解，使得产物能够达标排放。

其中，步骤1中，所述低浓度VOC为浓度低于200mg〃m^-3的VOC，优选为浓度低于150mg〃m^-3的VOC；

所述VOC为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、含氧有机物、含氮化合物或含硫化合物中的一种或多种，

优选地，所述VOC为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃或卤代烃中的一种或多种。

其中，所述低浓度VOC的富集和初步催化降解在第一催化剂的作用下进行，