一、氣態(tài)污染物廢氣治理催化凈化方法基本原理

催化法凈化氣態(tài)污染物是利用催化劑的催化作用，使廢氣中的有害組分發(fā)生化學反應并轉化為無害物或易于去除物質的一種方法。

(1）催化劑 在進行化學反應時，向反應系統(tǒng)中加入數(shù)量很少的某些物質，可使反應進行的速率明顯加快，而在反應終了時，這些物質的量及性質幾乎不發(fā)生變化，加入的這些物質被稱為催化劑。

催化劑一般是由多種物質組成的復雜體系，按各物質所起作用的不同主要分為：

a．活性組分，是催化劑能加速反應的關鍵組分；

b．載體，是分散、負載活性組分的支撐物；

c．助催化劑，是改善催化劑活性及熱穩(wěn)定等性能的添加物。

催化劑在使用中除具有加快反應速度的作用（催化活性）外，還對反應具有特殊的選擇性，即一種催化劑只對某一特定反應具有明顯的加速作用。催化劑的活性與選擇性是衡量催化劑性能好壞的最主要的指標。

催化劑必須在適宜的操作條件下使用。特別是反應溫度的變化對催化劑的使用壽命有著明顯的影響，各種催化劑都有各自的使用溫度范圍（活性溫度范圍），在此溫度范圍內，催化劑對反應具有明顯的加速作用；溫度過高，會使催化劑燒毀而導致活性的喪失。此外，使用時間的延長、操作條件控制不當、某些對催化劑具有毒害作用的物質的存在，都會導致催化劑活性的降低乃至使活性完全喪失。

(2）催化作用及催化凈化 ，催化劑對化學反應的影響叫做催化作用，催化劑對化學反應的活性和選擇性都是催化作用的表現(xiàn)。

二、氣態(tài)污染物廢氣治理催化反應流程

目前在氣態(tài)污染物治理中，應用較多的催化反應類型有：

(1）催化氧化反應 此法是在催化劑的作用下，利用氧化劑（如空氣中的氧）將廢氣中的有害物氧化為易回收、易去除的物質。如用催化氧化法將廢氣中的SO2氧化為SO3，進而制成硫酸。

(2）催化還原反應 該法是在催化劑的作用下，利用還原劑將廢氣中的有害物還原為無害物或易去除物質。如用催化還原法將廢氣中的NO2還原為N2和水。

(3）催化燃燒反應 催化燃燒實際上是徹底的催化氧化，即在氧化催化劑的作用下，將廢氣中的可燃組分或可高溫分解組分徹底氧化成為CO2和H2O，使氣體得到凈化。

由于每種催化劑都有各自的活性溫度范圍，因此必須要使被處理廢氣達到一定的溫度才能進行正常的反應；由于上述反應一般均為放熱反應，對反應后的高溫氣體應該進行熱量回收；又由于催化劑本身對灰塵和毒物敏感，故對進氣要求有預處理。因此，在催化反應流程中一般應包括有預處理、預熱、反應、熱回收等部分，但可根據不同的條件和要求，進行不同的配置。

三、氣態(tài)污染物廢氣治理催化反應設備

在催化凈化工程中，最常用的設備為固定床催化反應器，按其結構形式分，基本上有以下三類。

(1）管式反應器 該種反應器結構示意如圖3-21所示，有多管式與列管式之分。在多管式反應器中，催化劑裝填在管內，換熱流體在管間流動；列管式的催化劑裝在管間，換熱流體則在管內流動。列管式反應器由于催化劑裝卸不便而很少應用。

(2）擱板式反應器 ，擱板式反應器屬于絕熱式反應器，反應床層與外界環(huán)境基本上無熱量交換。多段式反應器就是在催化劑層之間設置換熱裝置，以利于反應熱的移出。

(3）徑向反應器 前面兩種類型的反應器，反應氣流均沿設備軸向流動。而在徑向反應器中，反應氣流是沿設備的徑向流動，氣流流程短，因而阻力降小，動力消耗少，且可采用較細的催化劑顆粒，但它也屬于絕熱反應器，對熱效應大的反應不適用。徑向固定床反應器結構如圖3-23所示。

四、氣態(tài)污染物廢氣治理催化凈化法特點

催化方法凈化效率較高，凈化效率受廢氣中污染物濃度影響較小；在治理廢氣過程中，無需將污染物與主氣流分離，可直接將主氣流中的有害物轉化為無害物，避免了二次污染。但所需催化劑一般價格較貴，需專門制備。催化劑本身易被污染，因此對進氣品質要求高；此外，廢氣中的有物質很難作為有用物質進行回收；不適于間歇排氣的治理過程等也限制了它的應用。