・
20
・
环境科学动态
2004
年第
3
期
和半导体等的电性材料 。电催化研究较多的有骨架镍 、
硼化镍 、碳化钨 、钠钨青铜 、尖晶石型与钨态矿型的
半导体氧化物
,
以及各种金属化物及酞菁一类的催化
剂 。主要应用于有机污水的电催化处理
;
含铬废水的
电催化降解
;
烟道气及原料煤的电解脱硫
;
电催化同
时脱除
NO
x
和
SO
2
;
二氧化碳的电解还原 。
4
1
3
光电催化及其应用
光电催化反应可看成是同时具有光催化 、电催化
特点的反应
,
它既是光催化的特例
,
也是电催化的特
例 。光电催化是在为开发一种可以利用太阳能以获得
清洁能源氢的光电化学电池而迅速发展起来的 。例如
,
K
1
Ogura
等人利用
N
型
TiO
2
光电极将
CO
2
还原成甲醇
的反应是在埃佛立特
( Everitt )
盐
K
2
Fe
〔
Fe ( CN)
6
〕、
普鲁士蓝存在下进行的 。
4
1
4
声催化及其应用
声催 化
( Sonocatalysis)
反 应 能 改 变 反 应 的 进 程
,
提高反应的选择性
,
增加化学反应的速率和产率
,
使
反应在更温和的环境下进行
,
从而降低能耗和减少废
物的排放 。因此
,
声催化技术是一种安全无害的绿色
技术 。主要用于超声催化氧化法脱硫 。
4
1
5
微波催化及其应用
微波是一种电磁波 。微波加热是对物体的内外同
时加热
,
其速度快
,
效率高且无温度梯度和滞后效应 。
应用于微波辐射诱导催化反应
;
微波辐射负载催化组
分
;
微波辐射煅烧催化剂
;
微波辐射制造环保用的活
性炭 。
4
1
6
生物催化及其应用
〔
6
〕
生物催化剂俗称酶
,
其催化效率高
,
一般能加快
反应速度
10
9
～
10
10
;
酶对反应的专一性高
,
故其对产
品的选择性也高
,
副产品少 。酶催化工艺 常 在 常 温 、
常压下进行
,
能耗低 。酶可反复使用
,
对设备要求低
,
危险性小
,
可操作性好 。因此
,
酶是一种理想的绿色
催化材料 。生物催化深度脱硫技术
,
可将柴油中的硫
脱至
50
×
10
- 6
以下
,
将汽油中的硫降至
80
×
10
- 6
。在
环保中主要用于含亚铁离子污水的生物催化降解
;
含
重金属离子污水的生物催化降解
;
酶的不足之处是容
易失活
,
应采取适当方法使之固定 。
4
1
7
离子液体的催化作用及应用
离子液体是指一种完全由离子构成的液体。它在
烯烃二聚 、双烯加氢叠合 、烯烃歧化 、烷基化 、氢甲
酰化等一系列反应过程中已显出良好的低温催化活性
和选择性 。而且由于离子液体的可调变性
,
可达到对
相应催化反应速度快慢调节的目的 。在离子液体中
,
首先成功实施环己烯
Rh -
催化加氢是
1995
年
〔
7
〕
,
采用
〔
BM IM
〕
+
(BF
4
)
-
、 〔
BM IM
〕
+
(BF
6
)
-
等弱配位的离
子液体催化剂都很有效 。法国
IFP
的 “
Difasol Process
”
是离子液体应用于大规模工业化的第一例
〔
8 ,9
〕
。有人预
言
,
离子液体可能引起一场化学工业革命 。
4
1
8
超临界流体及其催化作用
超临界流体
( SCF)
具有优异的溶解能力
,
可将催
化剂表面的积炭和毒物及尘粒通过抽提除去
; SCF
具
有通过控制相的行为来消除固液 、液液界面传质阻力
的能力
,
故在催化反应中能提高外扩散效应
,
加速反
应
,
提高产率
,
转化率及化学选择性与立 体 选 择 性
,
延长催化剂的使用寿命
,
简化分离过程 。
催化超临界水氧化处理污水的研究表明
: Ce
、
Co
、
Fe
、
Mn
、
Ti
和
Zn
的氧化物都可作为超临界水氧化的
催化剂
,
载体可用
Al
、
Hf
、
Zr
和
Ti
的氧化物
,
添加剂
可用
Bi
、
Cd
、
Ga
、
Ir
、
K
、
Mo
、
Ta
或
W
的氧化物 。
4
1
9
组合催化技术及应用
化学催化法一旦与电催化
,
光催化
,
声催化等相
结合
,
就会产生意想不到的效果
,
使原来根本不可能
发生的反应达到理想的要求
,
而这一点对环境保护来
说显得尤为重要 。例如在处理难降解的有机污水时
,
常将催化氧化法与生化法相结合才能使污水达标排放 。
4
1
10
微型催化技术
未来理想的新型化工厂将具有微型化的设备
,
密
集化 、精细化的生产流程并从根本上解决生态保护问
题 。这一技术实施的核心就是微型催化剂的开发 。这
种微型催化剂就是未来的环保催化剂 。
5
结束语
本文从环保催化剂的 使 用 要 求
,
研 究 热 点 问 题
,
新材料及新技术展望等方面对环保催化剂做了系统的
概述
,
有助于催化工作者对环保催化剂的研究与开发
,
为环保工作的切实展开提供了有力的支持 。
参 考 文 献
1
王尚弟
,
孙俊全
.
催化剂工程导论 〔
M
〕
.
北京
:
化学工业出版
社
, 2001
1
2
陈涌英等
.
环境友好催化〔
M
〕
.
杭州
:
浙江工业大学出版社
,1999
1
3
Mcclellan R. O. , Hygiene Assoc J . 1986 , 47 (1)
1
4
郝玉昆
,
孙佩石
.
湿式催化氧化法
( CWO)
处理高浓度有机废水
研究 〔
J
〕
.
云南环境科学
, 2003 , 22 (
增刊
)
1
5
罗菊仙
,
赵中一
.
半导体多相光催化氧化技术在环境保护中的应
用研究进展 〔
J
〕
.
地球科学 —中国地质大学学报
, 2000 , 25 (5)
1
6
李建政
,
任南琪等
.
有机废水发酵法生物制氢技术研究 〔
J
〕
.
太
阳能学报
, 2002 , 23 (2)
1
7
Chauvin Y. , Mubmann L . , Olivier H.
〔
J
〕
. Angew Chem Int Ed
Engl. , 1995 , 34
1
8
Free mantle M.
〔
J
〕
. C &EN , 1998 , 76
1
9
Crabb C.
〔
J
〕
. Chemical Engineering , 2000 , 107 (10)
1
作者简介
:
梁立坤
(1980 - ) ,
女
,
河北定州人
,
河北理工
学院
2000
级学生
,
研究方向环境化工与工业催化 。