1 引言

随着科技的发展，工业化进程的加快，各类环境问题层出不穷^[1，2]，尤其是大气污染。挥发性有机化合物（VOCs）是大气污染的主要污染源之一，是指在常温下饱和蒸气压大于70.91Pa或沸点在260℃ 以内的有机化合物^[3]。包括芳香烃、卤代烃、醇类等，主要来源于化工产品的生产及使用过程中^[4]。大多数VOCs进入大气后会破坏臭氧层，形成臭氧空洞，或者与大气中的NO₂等物质发生光化学反应形成光化学烟雾，进而对人类健康产生严重的危害^[5]。

美国环保署 EPA（Environmental Protection Agency）定义的污染物中VOCs 占了 300 多种，而美国 1990 年的《清洁空气法》（Clean Air Act）要求减 90% 排放量的 189 种毒性化学物中，70% 属于 VOCs^[6] 。我国在 1997 年 1 月 1 日开始实施的《中华人民共和国国家标准大气污染物综合排放标准》(GB 16297- 1996) 也规定了苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯等 VOCs 排放较为严格的标准。

2 VOCs控制技术

对 VOCs 污染的控制，可以通过研究和使用清洁生产工艺流程和改进设备来实现。然而由于受生产技术水平限制，许多行业在生产过程中仍不可避免地向环境排放或泄漏各种不同浓度的有机废气，这时候就应当考虑采用回收或销毁技术来控制 VOCs 污染。

从处理方式来看，VOCs 污染控制技术可以分为回收技术和销毁技术，分别应用于不同的场合。对于高浓度 ( gt; 5000mg/m³ ) 或比较昂贵的 VOCs，应采用回收技术便于循环利用，常见的回收技术主要有吸附、吸收、冷凝以及膜分离等；而对于中等浓度或低浓度 ( lt; 1000mg/m³ ) 的 VOCs，较好的治理办法是采用一定的技术将其降解、销毁，常见的销毁技术主要有光催化降解、生物降解、等离子体技术、直接燃烧法、催化燃烧技术等^[7]。通常工业排放废气中 VOCs 浓度在100mg/m³ - 2000mg/m³ 之间，对这样中低浓度的 VOCs，催化燃烧技术是最为经济有效的治理技术之一 ^[8，9]，其技术在国内市场的占有率为22%^[10]。催化燃烧法具有起燃温度低，处理效率高，应用范围广、无二次污染等优点^[11]。

催化燃烧也称为无火焰燃烧，其实质是催化氧化反应。与直接燃烧法相比，催化燃烧一般可使反应温度下降 300-600℃。有机废气被加热至起燃温度后进入催化剂床层，然后进行催化氧化反应，最终生成 CO₂ 和 H₂O。如果废气中 VOCs 的浓度较低 (低于 1000mg/m³ )，氧化反应放出的热量不能维持催化剂床层的温度达到起燃温度以上，这时需要从外部施加一定的热量，其量的大小与废气中 VOCs 的浓度和种类有关。

3 催化燃烧催化剂研究进展

3.1 催化剂的组成

通常催化燃烧VOCs用的是固体催化剂，可分为粉状、颗粒状和纤维状三种，催化剂的制备是催化燃烧反应的研究重点，目前广泛使用的催化剂主要有贵金属和非贵金属两大类。