催化氧化法始于20世紀(jì)40年代，主要用于工業(yè)惡臭廢氣處理和裝置的能量回收。由于催化氧化技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、產(chǎn)物易于控制等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為凈化可燃性含碳?xì)浠衔锖蛺撼魵怏w的有效手段。
催化氧化技術(shù)已成功應(yīng)用于化工噴涂、漆包線、印刷、煉焦、絕緣材料等眾多行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)污染物廢氣凈化。催化氧化技術(shù)是典型的氣-固相催化過程，反應(yīng)中揮發(fā)性有機(jī)廢氣在催化劑的作用下發(fā)生*氧化反應(yīng)。催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能，同時使反應(yīng)物分子富集于催化劑表面，提高反應(yīng)速率，借助催化劑可以使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度下發(fā)生無火焰燃燒，并氧化為CO2和H2O，同時放出大量的熱。催化氧化法的凈化效率通常在95%以上，其主要工藝流程如圖2-1所示。
當(dāng)有機(jī)廢氣量較大時，工程上一般將換熱器、燃燒室和催化床分別設(shè)計成獨(dú)立設(shè)備（分建式），相互間用管路連接；當(dāng)有機(jī)廢氣量較小時，預(yù)熱器、燃燒室和催化床安裝在同一個設(shè)備中（組合式）。
待處理廢氣一般借助催化燃燒后的凈化氣預(yù)熱，當(dāng)有機(jī)廢氣溫度較低，且經(jīng)過預(yù)熱后仍不能達(dá)到催化燃燒溫度時，多數(shù)情況下是利用輔助燃料燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)馀c廢氣均勻混合升溫，大部分碳?xì)浠衔锟稍?00℃以內(nèi)通過催化劑床層迅速氧化［式（2-1）］。催化氧化的實(shí)質(zhì)是活性氧參與的劇烈氧化反應(yīng)，催化劑活性組分將空氣氧活化，當(dāng)與反應(yīng)物分子接觸時發(fā)生能量傳遞，反應(yīng)物分子被活化，從而加速氧化反應(yīng)的進(jìn)行。根據(jù)不同氧化階段的氧化溫度不同，催化氧化大致可以分為以下三個階段：
①低溫階段，反應(yīng)為內(nèi)表面反應(yīng)動力學(xué)控制；
②中間階段，反應(yīng)速率受到擴(kuò)散過程控制；
③高溫階段，催化活性對整個反應(yīng)過程的控制變得尤為明顯。
無火焰催化氧化技術(shù)是VOCs治理行業(yè)中應(yīng)用*為廣泛的方法之一，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①起燃溫度低，能量消耗少。催化氧化起燃溫度通常為250～500℃，能耗較少。由于反應(yīng)溫度降低，允許使用標(biāo)準(zhǔn)材料來代替昂貴的特殊材料，大大降低了設(shè)備費(fèi)用和操作成本。
②應(yīng)用范圍廣。催化氧化適用于濃度范圍廣、成分復(fù)雜的各種有機(jī)廢氣處理。目前催化氧化技術(shù)已成功地應(yīng)用于金屬漆包線、絕緣材料、印刷等生產(chǎn)過程中排放的有機(jī)廢氣處理，由于廢氣溫度和有機(jī)物濃度較高，催化氧化能實(shí)現(xiàn)自身熱平衡和部分熱量再利用，因此具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
③設(shè)備簡單，易升級改造。由于催化反應(yīng)在催化劑表面進(jìn)行，提高了體積燃燒速率，燃燒鍋爐可以小型化。當(dāng)前，大部分燃燒設(shè)備采用的都是非催化燃燒，將現(xiàn)有的均相燃燒改革為催化燃燒只要將現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行簡單升級改造即可實(shí)現(xiàn)，滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。
④凈化效率高，二次污染少。用深度催化氧化法處理有機(jī)廢氣的凈化效率一般都在95%以上，且*終產(chǎn)物為無污染的CO2和H2O，因此較少出現(xiàn)二次污染問題，且氧化氣氛緩和，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，操作管理方便。此外，由于反應(yīng)溫度低，深度催化氧化能很好地控制熱力型NOx的生成。
