[发明专利]处理含氮挥发性有机复合污染物的组合催化剂和方法

说明书

本发明公开了一种处理含氮挥发性有机复合污染物的组合催化剂和方法，属于催化燃烧环境保护技术领域。本发明的组合催化剂的Cu、Ag体系催化剂优先将复合污染物的含氮成分选择氧化成化学性质稳定的氮气，再通过Pt、Pd贵金属体系催化剂将剩余有机组分完全矿化。本发明的组合催化剂和方法受污染物的种类、浓度、气体空速的限制极小，普遍适用于含氮挥发性有机复合污染物的催化燃烧处理。对具有典型含氮复合污染排放特征的行业，如石化、涂装、合成革等行业的有机废气净化具有重要意义，可长时间稳定地将废气中的含氮挥发性有机复合污染物转化成为二氧化碳、水、氮气，几乎不产生氮氧化物，催化剂的稳定性好。

技术领域

本发明涉及催化燃烧环境保护技术领域，具体涉及一种处理含氮挥发性有机复合污染物的组合催化剂和方法。

背景技术

挥发性有机污染物（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）的是细颗粒物（PM_2.5）和臭氧（O₃）形成的重要前体物。VOCs的排放不但对大气环境造成严重污染，而且多数VOCs具有毒性、致癌性和致畸性会对人体健康带来直接或间接的危害。含氮挥发性有机物（Nitrogen-containing Volatile Organic Compounds，简称NVOCs），主要包括腈类、脂肪胺类、醇胺类、酰胺类、芳香胺类、硝基类等污染物，是工业排放中一类常见有机污染物，在多种工业过程中有排放，如石油化工、涂装、医药、农药、合成革等行业。部分NVOCs具有恶臭，如三甲胺，或剧毒，如氰化氢，对人体健康造成严重威胁。目前，VOCs的控制治理技术主要包括吸附、吸收、催化燃烧、生物处理、热力燃烧、等离子体、膜分离和冷凝等，其中催化燃烧技术具有净化效率高、反应过程与产物易于控制等优点，是目前公认的彻底消除VOCs的有效手段之一。

利用选择催化燃烧技术对含氮有机物进行降解，需要同时满足有机物和氮氧化物的排放要求，如2019年新发布的《制药行业大气污染物排放标准》和《涂料、油墨及胶粘剂工业大气污染物排放标准》均明确指出VOCs燃烧装置除满足有机物的排放要求外，还需满足氮氧化物的排放限值（ 200 mg/m³），而氮氧化物的控制正是NVOCs催化燃烧技术实施的重要难点。所幸目前国内外研究机构对于NVOCs催化燃烧材料开发与改性、催化燃烧技术开发已经取得一定的技术突破，如CN103212288B、CN102734812B、CN109289911A、CN106732577B均公开了用于NVOCs催化燃烧的催化剂或方法。

然而，实际工业有机废气成份复杂，如石化、涂装等行业涉及含氮有机废气排放的废气通常还伴有芳香烃和含氧有机物废气。因此开发针对含氮挥发性有机复合污染物的方法和催化剂，对工业废气净化具有重要意义。

截至目前，与含氮挥发性有机复合污染物协同催化燃烧相关的研究，仅有专利CN106732577B公开了一种含氮有机物催化燃烧的Ir/Al₂O₃催化剂，可用于同时处理丙烯腈和丙烯的有机废气。然而，在该发明中，丙烯作为丙烯腈生产过程中形成的典型副产物，与其他工艺、其他行业的复合污染排放特征有显著差别。因此，该发明报道的催化剂适用范围十分有限。

综上所述，尽管NVOCs复合污染物协同催化净化技术的开发具有重要的现实意义，但是目前的研究还未见普遍适用于NVOCs复合污染物协同催化净化的的方法和催化剂报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种处理含氮挥发性有机复合污染物的组合催化剂和方法，以空气作为氧化剂，气压为常压，在一定的反应温度下，可长时间稳定地将废气中的含氮挥发性有机复合污染物转化成为二氧化碳、水、氮气，几乎不产生氮氧化物，催化剂的稳定性好，燃烧的尾气排放完全达到排放标准。该方法具有净化效率高、无有机副产物生成、氮气选择性高、催化剂寿命长等优点，特别适用于含氮挥发性有机复合污染物的协同催化净化。