催化氧化是典型的氣一一一固相催化反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是活性氧參與的深度氧化作用。在催化氧化過(guò)程中，催化劑的作用是降低活化能，同時(shí)催化劑表面具有吸附作用，使反應(yīng)物分子富集于表面提高了反應(yīng)速率，加快了反應(yīng)的進(jìn)行。借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下，發(fā)生無(wú)焰氧化，并氧化分解為CO2和H2O，同時(shí)放出大量熱能，從而達(dá)到去除廢氣中的有害物的方法。其反應(yīng)過(guò)程為：在將廢氣進(jìn)行催化氧化的過(guò)程中，廢氣經(jīng)管道由風(fēng)機(jī)送入熱交換器，將廢氣加熱到催化氧化所需要的起燃溫度，再通過(guò)催化劑床層使之氧化，由于催化劑的存在，催化氧化的起燃溫度約為250-300℃，大大低于直接氧化法的氧化溫度650-800℃，因此能耗遠(yuǎn)比直接氧化法為低。
工藝流程簡(jiǎn)圖
1、處理效率高，無(wú)二次污染，凈化效率可達(dá)98%以上，確保排氣達(dá)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)；
2、使用范圍廣，適合組分復(fù)雜，大風(fēng)量、中、低濃度的揮發(fā)性有機(jī)物（voc）及惡臭氣體；
3、氧化溫度低，運(yùn)行成本低廉，可合理利用回收余熱，節(jié)省能源、具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益；
4、進(jìn)行無(wú)焰氧化，設(shè)置多重安全設(shè)施，設(shè)備運(yùn)行可靠、生產(chǎn)安全性能高；
5、設(shè)備布置結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，節(jié)省土地和安裝費(fèi)用。
催化氧化系統(tǒng)的機(jī)理
催化作用的機(jī)理是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，這里僅做簡(jiǎn)介。在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，催化劑的加入并不能改變?cè)械幕瘜W(xué)平衡，所改變的僅是化學(xué)反應(yīng)的速度，而在反應(yīng)前后，催化劑本身的性質(zhì)并不發(fā)生變化。那么，催化劑是怎樣加速了反應(yīng)速度呢？既然反應(yīng)前后催化劑不發(fā)生變化，那么催化劑到底參加了反應(yīng)沒(méi)有？實(shí)際上，催化劑本身參加了反應(yīng)，正是由于它的參加，使反應(yīng)改變了原有的途徑，使反應(yīng)的活化能降低，從而加速了反應(yīng)速度。例如反應(yīng)A+B-C是通過(guò)中間活性結(jié)合物(AB)過(guò)渡而成的，即：A+B→[AB]→C
其反應(yīng)速度較慢。當(dāng)加入催化劑K后，反應(yīng)從一條很容易進(jìn)行的途徑實(shí)現(xiàn)：A+B+2K→[AK]+[CK]+K→C+2K
中間不再需要[AB]向C的過(guò)渡，從而加快了反應(yīng)速度，而催化劑并未改變性質(zhì)。
燃燒過(guò)程：催化燃燒過(guò)程是在催化燃燒裝置中進(jìn)行的。有機(jī)廢氣先通過(guò)熱交換器預(yù)熱到200-400℃，再進(jìn)入燃燒室，通過(guò)催化劑床時(shí)，碳?xì)浠衔锏姆肿雍突旌蠚怏w中的氯分子分別被吸附在催化劑的表面而活化。由于表面吸附降低了反應(yīng)的活化能，碳?xì)浠衔锱c氧分子在較低的溫度下迅速氧化，產(chǎn)生二氧化碳和水。
催化劑：催化燃燒反應(yīng)的關(guān)鍵是選擇合適的催化劑。對(duì)催化劑的要求是：活性高，特別要低溫活性好，以便在盡可能低的溫度下開始反應(yīng)。燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，釋放出大量的熱可使催化劑的表面達(dá)到500-1000℃的高溫，而催化劑容易因熔融而降低活性，所以要求催化劑能耐高溫。
催化燃燒用的催化劑可分為：①貴金屬類：鉑、鈀、釕等。貴金屬催化劑有很高的氧化活性和易回收等優(yōu)點(diǎn)，雖然存在著資源稀少、價(jià)格昂貴和耐中毒性差等缺點(diǎn)，但仍然是世界各國(guó)采用的主要催化劑。②非貴金屬類：主要是過(guò)渡族元素的氧化物以及稀土元素的氧化物。單組分的氧化物，如氧化銅（CuO）和氧化鎳(NiO)等。單組分氧化物耐熱性差，活性低，致使應(yīng)用受到限制。以后改用兩種以上的金屬氧化物的混合物，如二氧化錳一氧化銅(3：2)的復(fù)合物，三氧化二鐵—三氧化二鉻復(fù)合物，氧化銅一三氧化二鉻復(fù)合物，鈷、錳的尖晶石型復(fù)合物，銅、錳、鎳、鋅的鉻酸鹽等。復(fù)合氧化物雖可改善某些催化性能，但氧化活性仍不及貴金屬。此外，還有金屬硫化物如釷、鎳、鉬、鈷的硫化物。這類催化劑一般只適用于含硫的碳?xì)浠衔锏拇呋紵褂脺囟认抻?00 - 400℃，高溫時(shí)易分解。
催化劑的活性物質(zhì)，一般都涂在載體上，所以它的形狀也依載體而異。載體有γ-Al2O3制成的球體、圓柱體和各種異形體，有用表面覆蓋活性氧化鋁薄膜的多孔陶瓷蜂窩體，也有用耐熱臺(tái)金絲制成的膨體球和金屬波紋板等。載體可減少催化劑的用量，起支撐作用。它應(yīng)具有比表面積大、耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度大和流體阻力小等特性。
適用范圍
