环境科学动态

2004

年第

期

ENV IRONM EN TAL SCIENCE TRENDS

3 , 2004

环保催化剂的研究进展

梁立坤　韩利华

(河北理工学院化工系 , 河北唐山 , 063009)

【摘要】环保催化剂在解决环境污染问题上具有很大的潜力

本文主要介绍了环保催化剂应用研

究进展

并指出了催化剂技术的发展趋势和前景。

【关键词】环保催化剂

;

绿色化工

;

环境保护

中图分类号

: X70

　　文献标识码

: A

　　文章编号

: 1003 - 2347 (2004) 03 - 0018 - 03

　　保护环境和地球上有限的资源

最好的办法是不

产生污染物

为此

必须从产生这些污染物的化学反

应的本身去寻找解决环境污染的办法。治理 “三废”

的环境保护方法实际上有两大类

一类是对排放污染

源的处理

也就是传统意义上的 “末端治理”法

即

将排放污染源中的毒物降解成无毒的或毒性小的物质

使其符合环境法法规的要求再行排放。另一类是对产

生污染源的整个工艺过程进行根治

这就是现在提倡

的绿色化工的内涵

即尽量不使用有毒、有害的原料

和溶剂

从而实现毒物和废弃物的零排放

并使生成

的产物可以重复利用。然而

无论环境污染的 “末端

治理”法

还是绿色化工的实施

都离不开催化剂。

椐统计

, 80 %

以上的化学反应与催化剂有关

〔

〕

。据世

界市场研究机构福斯特与沙利文

( Frost &Sullivan)

公

司的预测

在今后的十年内环保催化剂将增长

13 %

〔

〕

每一种新型催化材料的发现及新催化工艺的成功应用

都会引起相关工艺的重大变革。

环保催化剂是指用直接或间接的方法处理有毒、

有害物质

使之无害化或减量化

以保护和改善周围

环境所用的催化剂。目前的环保催化剂并不包括涉及

绿色化学工艺的催化剂

后者常称为绿色催化剂或环

境友好催化剂

往往要求催化剂本身也必须是无毒的。

　对环保催化剂的要求

由于环保工作的特殊性

对环保催化剂提出了不

同于常规工业生产用催化剂的要求

主要有以下几点

(1)

要求处理的含有毒有害物质的气体或液体的数

量较大。这就要求环保催化剂具有较高的机械强度

能承受流体反复的冲刷和压力降的反复波动

; (2)

要求

处理的有害物质的浓度往往很低

而处理要求却很高

因此

要求环保催化剂具有较高的脱除有害毒物的活

性

; (3)

被处理的气体和液体污染物中

除了要脱除的

目的毒物外

往往含有粉尘、酸雾、重金属元素、硫、

砷、卤化物等杂质

有些是催化剂的毒物。这就要求

环保催化剂有较强的抗毒稳定性

对目的毒物的脱除

有较好的选择性

;

( 4)

环保催化剂的工作条件极不稳

定

要求其具有较高的化学、机械和热稳定性

能在

随时剧烈变化的苛刻环境中有效工作

; (5)

由于要在现

有基础上安装环保处理装置及催化剂

因此环保催化

剂处理设备的结构要简单

占地面积要小

设备投资

要低

易于拆卸或装填催化剂

并能反复再生使用

;

(6)

要求不会产生二次污染。环保催化剂本身就是用于

治理环境的

若再产生新的污染就失去了使用价值

因此要求环保催化剂本身也必须是无毒的

; (7)

由于环

保催化剂所要处理的气体或液体中往往含有的毒物不

止一种

因此要求环保催化剂必须具有脱除多种毒物

的功能

; (8)

环保催化剂的性能需随着环境标准的不断

提高而加以改进。如对二氧化硫的排放要求已从单一

的浓度控制到浓度与总量的双轨控制。

总之

环保催化剂的使用要求极端苛刻

显然采

用常规工业化生产用的传统催化材料、传统的生产和

使用催化剂的工艺和方式去研制、生产和使用环保催

化剂是无法满足环境保护实际要求的。这就要求人们

去开发一些新型催化材料和催化工艺来满足环保要求。

　环保催化剂的研究热点

　贫燃车用催化剂

柴油发动机和在贫燃条件下操作的汽油发动机空

燃比

(

空气和燃料之比

)

大于

∶

1 ,

甚至更高。此时

发动机的动力性能可大大提高

降低了

、烃类化合

物、

的排放

然而

的排放量却大大增加

〔

〕

。

对目前流行的三效贵金属催化剂来说

如此高的空燃

比已超出正常操作范围

故不能有效提高

的还原。

因此应开发在贫燃条件下且能提高

转化率的新型