贵金属催化燃烧催化剂失活原因及应对方法

随着使用时间的延长，贵金属催化燃烧催化剂的活性的选择性逐渐发生变化，以至逐渐失活。贵金属催化燃烧催化剂的失活可归结为6个主要原因：结垢、焦化、中毒、气固或固固反应、热降解、破碎和蒸汽化合物的生成。

中毒是指贵金属催化燃烧催化剂由于杂质的化学吸附导致活性点位的失去。而且，引起中毒的物质的吸附系数比反应物的高，导致反应物无法接近活性位点。烧结引起的催化剂结构改变也可能造成催化剂的失活。焦化的形成是由于催化剂表面发生的副反应造成的，例如碳质副产品覆盖在贵金属催化燃烧催化剂表面或者堵塞催化剂的孔道。

催化剂失活的原因和应对办法

1、贵金属催化燃烧催化剂的使用温度低

如果贵金属催化燃烧催化剂使用温度低于催化剂要求的温度，那么VOCs或CO在催化剂表面容易发生结焦（积炭）。下图是一种极端的情况，如果单纯的贵金属催化燃烧催化剂表面积炭，建议提高催化剂温度到350oC在空气氛围下进行4-24小时的处理。

2、贵金属催化燃烧催化剂超高温使用

如果贵金属催化燃烧催化剂在超高温下使用，催化剂表面的活性组分（铂、钯）会发生团聚，粒子长大，使得催化剂的有效活性位下降，催化剂活性下降。此外，高温会造成催化剂比表面积下降，催化剂载体和助催化剂发生固相反应等，使得催化剂活性下降。催化剂超高温使用导致的催化剂性能下降是不可逆，因此在催化剂使用过程一定要避免超高温使用。

3、粉尘对贵金属催化燃烧催化剂的影响

如果VOCs气体中含有粉尘，小颗粒的粉尘容易进入贵金属催化燃烧催化剂微孔，使得催化剂性能下降，因此要保证VOCs气体中比较低的粉尘含量。如果大颗粒粉尘在催化剂表面沉积，那么可以用高压空气吹扫清理。

4、有机硅中毒

油通常指有机硅油，其中有机基团全部为甲基的称为甲基硅油。有机硅烷进入贵金属催化燃烧催化剂孔道发生反应，有机硅烷中的C元素转化为CO2、H元素转化为水，Si元素转化为SiO2，由于SiO2是固体，会留在贵金属催化燃烧催化剂微小的孔道内，堵塞孔道，导致催化剂失活。而且，这种失活是不可逆的。因此，在VOCs处理时要避免有机硅的中毒。有机硅中毒也是不可逆的，一定要避免。

5、金属有机物中毒

金属有机化合物的中毒机理类似于有机硅。

6、 P、F、Pb、Zn元素中毒

这些物质对贵金属催化燃烧催化剂的中毒，目前机理还不清楚，我认为这类物质的中毒也是不可逆的中毒。我做过实验磷酸很容易让贵金属催化剂失活的，但失活机理不清楚。

7、 Cl和S中毒

对于Cl和S对贵金属催化燃烧催化剂的中毒，我认为S对催化剂中毒作用很小，Cl只要不是高浓度和长时间的中毒，基本也是可逆的。但是当含氯有机物存在时，由于含氯有机物在催化剂表面吸附很强，因此会造成催化剂性能下降。可以将催化剂温度到350℃在空气氛围下（不含氯）进行4-24小时的处理，贵金属催化燃烧催化剂性能基本会恢复。如果长时间、高浓度的长时间的中毒，依然会导致催化剂不可逆转的中毒的。

贵金属催化燃烧催化剂的再生取决于失活过程的可逆性。例如焦化过程是可逆的，而烧结则是不可逆的。一些贵金属催化燃烧催化剂毒物可以通过化学洗涤、机械方法或者氧化的方式除去。失活的催化剂选择丢弃或者再生，主要取决于贵金属催化燃烧催化剂失活的速度和催化剂的价值。很多的VOCs催化剂价格高且容易失活，因此催化剂再生是非常重要的。

贵金属催化燃烧催化剂再生的方法主要有：热处理、压力变化、化学再生、等离子氧气、臭氧注入、针到板的介质阻挡放电和射频等离子体。失活贵金属催化燃烧催化剂表面的碳酸盐可以使用传统热处理的方法除去，但这种方法容易引起纳米粒子的聚合。