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减排前沿丨消灭油烟中的VOCs——高温催化氧化法(一)

 大城小E 2023-02-15 发布于上海

本文改编自期刊《环境保护科学》2020年第9期

原文题目:餐饮油烟VOCs催化氧化技术研究进展

作者:李超仲,傅月,黄垒,于东麒

餐饮油烟(Cooking oil fumes, COFs)废气是指在烹饪时,加热食用油、佐料、食物、水等发生强烈的化学反应而产生的固、液、气混合物,其产生途径主要有热氧化和脂质分解、某些化学物种的美拉德反应、中间体或最终产物的二次反应等。餐饮油烟主要由油烟颗粒物(CFPM)气态挥发性有机物(VOCs)两大类构成,其中一些污染物会危害人体健康,可致癌、可造成生殖毒性以及呼吸道刺激等。根据汪笃权等、朱杏冬等和 Zhang 等以菜籽油、色拉油、猪油等多种油品为变量,并对不同油品产生的油烟进行组分分析,检测出其中含量最高的成分为醛类污染物。具体餐饮油烟污染物如表1所示。

表格 1 餐饮油烟污染物

高温催化氧化法

近些年,针对油烟中 VOCs 气体的净化技术发展较快,最主要的方法有高温催化氧化法低温等离子-催化氧化法等,两者在净化 VOCs 上各有千秋。今天小E主要对高温催化氧化法进行介绍。高温催化氧化法操作简单、不易产生二次污染,且对 VOCs有很好的去除作用,但反应温度较高能耗大,对于大分子颗粒物的净化效率还有待提升。

催化氧化法是在催化剂的作用下将油烟催化氧化燃烧,特别是将餐饮油烟中的 VOCs 氧化生成 CO2H2O,是近几年油烟净化的热门技术之一。目前餐饮油烟净化催化剂,大致可分为贵金属催化剂过渡金属氧化物催化剂稀土元素催化剂分子筛催化剂,见表 2。

表格 2 油烟净化催化剂

在当前应用于餐饮油烟 VOCs 催化氧化的催化剂中,负载型贵金属催化剂在各类 VOCs 的催化氧化过程中催化性能优异,但贵金属催化剂价格昂贵,且存在团聚失活等问题,通过调整金属-载体相互作用有利于进一步提高其稳定性;过渡金属催化剂、稀土元素催化剂和分子筛催化剂,因价格低廉比表面积高孔道结构丰富催化活性较高等特性,在餐饮油烟的催化氧化中有着很大的应用潜力,但是反应温度普遍较高,需要进一步发展低温活性的催化剂。针对油烟中高湿度的问题,可以采用疏水的载体表面,防止催化剂受到水汽的影响,提高活性和稳定性,值得深入研究。

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