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气-固催化反应-有机废气处理方法
来源:http://www.gjinghua.com | 发布时间:2013-10-8 17:20:33 | 浏览次数:

气-固催化反应-有机废气处理方法
   有机废气处理方法有很多种,其中气-固催化反应简单介绍如下:
    (一)催化作用
    在化学反应体系另中入少量某些物质,可以极大地改变反应速度,面晨反应终了时,所加入的这些少量物质的性质和数量均不发生变化。这些物质称为催化剂,而催化剂对化学反应的这种影响称为催化作用。
    催化剂可以加快反应速度,称为正催化作用;催化民可以迟滞和减慢反应速度,稀烂为负催化作用。在一般的化学反应和大气污染控制中,绝大多数情况下利用的是催化剂的正催化作用。
    由于反应体系的不同和催化剂的形态不同,催化反应可分为均相催化与非均相催化(多相催化)。反应物和催化剂为同一相时称为均相催化,反应物与催化剂为不同相时称为非均相催化。在大气污染控制中,反应物皆为气体,所得产物亦为气体,而所用催化剂绝大部分为固体物质,因此,在大气污染控制中的催化反应皆属于气一固多相催化反应。
    (二)吸附与催化
    固体的表面能吸附各种气体或液体分子,吸附速度、吸附量和吸附类型与固体和被吸附分子的性质以及吸附条件有关。这种吸附现象与多相催化作用有着密切的关系。
    吸附分为物理吸附与化学吸附,物理吸附一般在低温下进行,且吸附热较小。化学吸附是被吸附分子与固体发生了某种化学反应,具有化学反应的性质,吸附温度较高,吸附热数值较大。在多数情况下,进行多相催化反应的最适温度恰好与反应物进行化学吸附的温度一致,因此一般认为,化学吸附是多相催化过程的必经阶段之一。
    根据吸附与催化关系,在气一固催化反应中反应是按如下步骤进行[2]:
    (1)气相中的反应物扩散到催化剂表面上;
    (2)催化剂吸附一种或几种反应物;
    (3)在催化剂表面上,吸附的反应物之间或吸附的反应物与气相中的反应物之间进行化学反应;
    (4)生成物从催化剂表面上解吸;
    (5)生成物离开催化剂扩散到气相中。
    其中步骤(3)往往是决定催化反应速度的步骤。
    (三)催化作用与反应速度
    在化学反应中,由反应物变为产物,反应物分子的原子或原子团必须重新组合,也就足说在反应过程中,反应物分子的某些化学键断裂,在产物分子中则有新键生成。能够进行这样反应的分子必须具有足够的能量,具有这样能量的分子称为活化分子。处于活化状态能进行反应的分子所具有的最低能量与普通分子所具有的平均能量之差称为该反应的活化能。
    对于非催化反应,要使反应能顺利进行,就必须使活化分子数量增多,最常用的方法就是提高反应系统温度,但这样做在生产上受到很多限制,且很多情况下对反应速率的增加效果也不理想。
    对于催化反应,则是借助于催化剂的作用使反应的活化能降低,使达到活化状态的分子致量增多,从而加快了反应速率。催化剂使反应活化能降低的主要原因是由于在催化剂的作用下使反应沿着新的途径进行,新的反应途径往往是由一系列的基元反应组成的,每个基元反应的活化能均小于非催化反应的活化能,从而使反应速率加快。
    根据阿累尼乌斯公式,反应速率常数按式(6-16)计算:
    K—Ae-EIRr(6-16)
    式中,K为反应速率常数;A为频率因素;E为活化能;R为气体常数;丁为绝对温度。
    因此选用良好的催化剂降低了反应的活化能,即可使反应速率提高。

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