汽車(chē)尾氣的凈化

1、汽車(chē)尾氣汽車(chē)尾氣的的凈化凈化 第八組 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)已走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，而隨著汽車(chē)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)已走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，而隨著汽車(chē)的增加，汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境的影響也日益顯著，汽車(chē)尾的增加，汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境的影響也日益顯著，汽車(chē)尾氣中含有多種有害氣體，有害顆粒等，對(duì)人的身體健氣中含有多種有害氣體，有害顆粒等，對(duì)人的身體健康有很大危害，人們的環(huán)保呼聲越來(lái)越高漲康有很大危害，人們的環(huán)保呼聲越來(lái)越高漲。因此，降低機(jī)動(dòng)車(chē)的廢氣排因此，降低機(jī)動(dòng)車(chē)的廢氣排放成為當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)之一。放成為當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)之一。尾氣處理有多種方法，使用尾氣處理有多種方法，使用新能源，改善燃燒裝置等，新能源，改善燃燒裝置等，其中汽車(chē)尾氣

2、凈化催化劑是其中汽車(chē)尾氣凈化催化劑是控制汽車(chē)尾氣排放減少污染控制汽車(chē)尾氣排放減少污染的最有效手段。的最有效手段。尾氣成分及危害汽車(chē)汽車(chē)排放的尾氣，除了空氣中排放的尾氣，除了空氣中的氮和氧的氮和氧以及燃燒產(chǎn)物以及燃燒產(chǎn)物 CO2水蒸氣水蒸氣為無(wú)害成分外，為無(wú)害成分外，其余均為有害其余均為有害成分成分，汽車(chē)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的發(fā)動(dòng)機(jī)排放的尾氣中的一部分毒性尾氣中的一部分毒性物質(zhì)是物質(zhì)是由于燃料不由于燃料不完全燃燒或燃?xì)鉁囟容^低時(shí)發(fā)生完全燃燒或燃?xì)鉁囟容^低時(shí)發(fā)生的的，尤尤其其是在次序啟動(dòng)是在次序啟動(dòng) 噴油器噴霧噴油器噴霧不良不良或或超負(fù)超負(fù)荷荷工作運(yùn)行中更容易工作運(yùn)行中更容易發(fā)生發(fā)生，燃油燃油不能很不能

3、很好地與氧化合燃燒，必定生成大量的好地與氧化合燃燒，必定生成大量的CO， HC 和煤煙和煤煙 而另一部分有毒物質(zhì)是由于燃而另一部分有毒物質(zhì)是由于燃燒室內(nèi)的高溫?zé)覂?nèi)的高溫 高壓而形成的氮氧高壓而形成的氮氧化化NOx 采取采取的途徑主要有兩種的途徑主要有兩種 一是在不改變一是在不改變?nèi)剂戏N類(lèi)的情況下采用清潔燃燒技術(shù)燃料種類(lèi)的情況下采用清潔燃燒技術(shù) （機(jī)內(nèi)凈化）與尾氣凈化機(jī)內(nèi)凈化）與尾氣凈化技術(shù)（技術(shù)（機(jī)外凈機(jī)外凈化）；二是利用綠色環(huán)保燃料來(lái)減少汽化）；二是利用綠色環(huán)保燃料來(lái)減少汽車(chē)尾氣中有害物的排放車(chē)尾氣中有害物的排放。目前。目前國(guó)外已運(yùn)國(guó)外已運(yùn)用的機(jī)內(nèi)凈化方法主要有用的機(jī)內(nèi)凈化方法主要有 延遲

4、點(diǎn)火法延遲點(diǎn)火法 、廢氣再循環(huán)裝置、廢氣再循環(huán)裝置、 ECR、 控制燃燒裝置控制燃燒裝置 、CSS、清潔空氣裝置、清潔空氣裝置、 CAP 以及低溫等以及低溫等離子體技術(shù)離子體技術(shù)。機(jī)內(nèi)凈化只能減少有害氣機(jī)內(nèi)凈化只能減少有害氣體的生成量，不能除去已生成的有害氣體的生成量，不能除去已生成的有害氣體體 ，因此凈化效率不，因此凈化效率不高高。汽車(chē)尾氣凈化技術(shù) 通常通常人們更關(guān)注的是機(jī)外凈化技術(shù)，人們更關(guān)注的是機(jī)外凈化技術(shù)，催化凈化是目前研究與應(yīng)用最多的機(jī)外凈催化凈化是目前研究與應(yīng)用最多的機(jī)外凈化方式化方式。其中。其中，最有效辦法是使用能同時(shí)，最有效辦法是使用能同時(shí)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化CO、HC、NOx的三效催化劑

5、。三效的三效催化劑。三效催化技術(shù)使用一種催化劑同時(shí)催化和控制催化技術(shù)使用一種催化劑同時(shí)催化和控制排氣中的排氣中的 CO、HC 和和 NOx 三效催化劑由三效催化劑由 4 個(gè)部分組成，載體、高度多孔的活性氧化個(gè)部分組成，載體、高度多孔的活性氧化鋁層、活性組分以及助劑。鋁層、活性組分以及助劑。1）三三元催化劑元催化劑三元催化劑必須對(duì)濃度在百萬(wàn)分之幾到百分三元催化劑必須對(duì)濃度在百萬(wàn)分之幾到百分之幾內(nèi)變化的之幾內(nèi)變化的CO、NOx、HC起凈化作用，同起凈化作用，同時(shí)時(shí)還要還要經(jīng)受短時(shí)間內(nèi)從很低的溫度升高到一經(jīng)受短時(shí)間內(nèi)從很低的溫度升高到一般排氣溫度（般排氣溫度（400500C）的冷熱交換沖擊。）的冷熱

6、交換沖擊。因此要求三元催化劑的工作范圍廣、熱穩(wěn)定因此要求三元催化劑的工作范圍廣、熱穩(wěn)定性高。三元催化凈化發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如性高。三元催化凈化發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下下 ：三元催化技術(shù)三元催化技術(shù) Rh對(duì)對(duì)N2形成形成具有很好的活性和選擇具有很好的活性和選擇性，是三元催化劑的主要成分性，是三元催化劑的主要成分,Pt、Pd是是除去除去CO和和HC的有效金屬。通常一個(gè)凈化的有效金屬。通常一個(gè)凈化器用器用Pt0.9-2.3g、Rh0.18-0.3g,Pd的用量各的用量各個(gè)廠(chǎng)家差別較大?？杖急葘?duì)三元催化劑個(gè)廠(chǎng)家差別較大?？杖急葘?duì)三元催化劑凈化特性的影響如圖所示凈化特性的影響如圖所示,同時(shí)凈化同時(shí)凈化CO

7、、HC、NOx最佳空燃比最佳空燃比A/F=14.6。當(dāng)。當(dāng)A/F14.6即氧氣過(guò)剩的情況下，即氧氣過(guò)剩的情況下，CO、HC的凈化率較高；當(dāng)?shù)膬艋瘦^高；當(dāng)A/F14.6即富油情況即富油情況下下,NOx的凈化率較高。為了同時(shí)保持三的凈化率較高。為了同時(shí)保持三種污染物的凈化率，要求種污染物的凈化率，要求A/F=14.6+-0.1.2）三元催化劑的組成貴金屬：三元催化劑中最重要的活性組分是 Pt、Rh、Pd。由于Pd對(duì)Pb、P、S中毒特別敏感，在還原氣氛下易燒結(jié)并與Rh生成合金使Rh的活性降低等原因，通常由Pt-Pd構(gòu)成催化劑，Rh作為添加劑可以提高Pt的耐高溫性能和使用壽命。稀土氧化物：稀土資源豐

8、富、價(jià)格低廉、抗中毒能力強(qiáng)，國(guó)內(nèi)對(duì)稀土為主的復(fù)合金屬氧化物進(jìn)行了較多研究，主要是ABO3型稀土復(fù)合金屬氧化物。單組分的稀土氧化物對(duì)NOx的還原性能不好，低溫活性差、易燒結(jié)、壽命短。 一般使用復(fù)合型的稀土氧化物作為活性組分。隨著各種復(fù)合活性組分的加入和制備技術(shù)的改進(jìn)，已使稀土催化劑的性能大為改善。普通金屬氧化物：普通金屬氧化物如CuO、MgO 、TiO2、ZrO2、NeO2、Cr2O3因資源豐富曾一度引起人們的重視。但作為主催化劑使用，其熱穩(wěn)定性差、活性低、起燃溫度高、使用壽命短很不理想。1991年國(guó)外發(fā)表了Cu-Cr作為三元催化劑的研究報(bào)告，除了抗S性能差之外，其它功能與貴金屬催化劑已不相上下

9、。涂層和助劑：涂層通常采用-Al2O3其比表面積大、表面吸附能力強(qiáng)。加入稀土元素、堿金屬、堿土金屬均可有效抑制Al2O3 的燒結(jié)和相變的發(fā)生。CeO2、LaO3等稀土氧化物可顯著提高貴金屬催化劑的活性。載體：最早采用的載體是球狀活性-Al2O3隨著對(duì)凈化器使用壽命和凈化率要求的提高，汽車(chē)尾氣凈化廣泛使用的是整體型載體。根據(jù)基體材料，可分為陶瓷和金屬2種。陶瓷載體大多采用堇青石(2Al2O3 -2MgO-5SiO2 )，經(jīng)擠壓和燒結(jié)后，具有許多薄壁平行直通道，其比表面積大、耐熱性能好、熱膨脹系數(shù)低。金屬載體通常有Ni-Cr等。最近，又出現(xiàn)了以泡沫金屬作載體的催化劑 。催化劑材料采用鉑（Pt）、鈀

10、（Pd）、銠（Rh）和稀土元素作催化劑。鉑、鈀是氧化反應(yīng)催化劑，銠是還原反應(yīng)催化劑，鈀價(jià)格比鉑低，性能接近鉑。因此開(kāi)發(fā)出高鈀凈化器，稀土元素具有儲(chǔ)氧能力，在瞬態(tài)貧氧條件下釋放氧，使其靠近陶瓷載體，貴重金屬附在稀土上面。稀土元素是氧化過(guò)程的催化劑，對(duì)鉑具有助催化能力。單一稀土與混合稀土的活性大致相等，分離單質(zhì)稀土很困難，需要高昂的費(fèi)用，博山清水泵因此作為催化劑使用時(shí)，主要是使用混合稀土。鈣鈦礦型的稀土復(fù)合氧化物具有較強(qiáng)的催化氧化性能，它們可以把有機(jī)化合物催化氧化成各種氧化狀態(tài)，也可以催化氧化CO、SO2、NOx，還可以使燃料混合氣進(jìn)一步燃燒完全。CO和O2化學(xué)吸附于催化劑表面并能夠發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)?/p>

11、它們具有結(jié)合的取向。有一部分能量被載體表面積吸收，導(dǎo)致CO分子內(nèi)的原子間結(jié)合程度的降低，因此被吸附分子內(nèi)的原子之間連接不牢固，容易被其他原子（如O）吸引，CO和O2很快發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。3）三元催化凈化器三元催化凈化器起著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做功產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行凈化的作用，它是利用其濾芯中的鈀 鉑 銠 3 種元素，通過(guò)氧化法或氧化還原法過(guò)濾廢氣中的碳?xì)浠衔?一氧化碳和氮氧化物等3 種污染物，使尾氣排放合乎要求。三元催化凈化器安裝在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣裝置上，當(dāng)汽車(chē)廢氣通過(guò)凈化器的通道時(shí)， CO 和 HC 就會(huì)在催化劑作用下與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生無(wú)害的水和二氧化碳，而氮氧化物則在催化劑的作用下被還原為無(wú)害的氧和氮

12、，其凈化效率很高，可以化90以上的有害物質(zhì)。HC捕集技術(shù)NOx吸附還原型催化器低溫等離子技術(shù) 等離子體技術(shù)由于其凈化效率高，能同時(shí)處理多種污染物以及無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)尾氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用中引起人們的特別關(guān)注。 低溫等離子技術(shù)用于機(jī)內(nèi)凈化主要是使空氣在送入內(nèi)燃機(jī)燃燒室之前等離子化，通過(guò)等離子體發(fā)生器將空氣等離子化使得空氣中含有富足的原子氧和臭氧及其它激發(fā)態(tài)的氧，從而大大提高燃料的燃燒速率；同時(shí)等離子化的空氣中含有的氧粒子參與反應(yīng)的能力比中性的氧氣分子更強(qiáng)，可以使HC、CO得到充分氧化而大大減少有害物氣體的生成，這樣不僅可以節(jié)約能量，且能在一定程度上降低污染物的排放量。 等離子體技術(shù)在機(jī)外凈化

13、中的應(yīng)用包括低溫等離子體的直接氧化還原法和低溫等離子體輔助催化還原法。前者主要是通過(guò)沿面放電或介質(zhì)阻擋放電(機(jī)外凈化的低溫等離子體技術(shù)一般情況下主要采用這兩種方式)使得由發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣等離子化，由于等離子化后的尾氣中含有足夠的激發(fā)態(tài)的活性氧，極易與CO、HC發(fā)生反應(yīng)；同時(shí)尾氣中含有的HC和炭黑粒子又可以直接作為還原劑，在等離子區(qū)域與NOx化合，生成無(wú)害的N2、CO2和H2O。后者是一種將低溫等離子體技術(shù)與三效催化技術(shù)結(jié)合使用的一種方法，是低溫等離子體輔助HC的選擇性催化還原系統(tǒng)降低NOx的排放。此外，低溫等離子體技術(shù)通過(guò)靜電捕集的方法可以去除尾氣中的顆粒物4.2光催化降解技術(shù)。光催化降解技術(shù)

14、 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)以二氧化鈦(TiO2)為代表性催化劑的多相光催化進(jìn)行了很多研究。隨著科學(xué)的發(fā)展，光催化納米材料被稱(chēng)為21世紀(jì)最有前途的材料，光催化技術(shù)也隨之應(yīng)用到降解汽車(chē)尾氣的問(wèn)題當(dāng)中。光催化降解技術(shù)是一種利用光觸媒進(jìn)行催化降解反應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)。通常所說(shuō)的光觸媒是一類(lèi)以TiO2為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱(chēng)。 光催化降解材料在紫外線(xiàn)的照射下，其中的TiO2，可產(chǎn)生游離電子及空穴，因而具有很強(qiáng)的光氧化還原能力，可氧化分解汽車(chē)尾氣中的有機(jī)化合物和部分無(wú)機(jī)物。同時(shí)，TiO2受光后生成的氫氧自由基能對(duì)有機(jī)物質(zhì)和有害氣體進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水、一氧化碳和鹽等。反應(yīng)過(guò)程中，TiO

15、2作為催化劑本身并不直接參與氧化還原的反應(yīng)，而只是扮演發(fā)生反應(yīng)所需要的媒介，本身的能力并不隨時(shí)間而消耗衰減，所以，在理論上具有永久性，可以隨時(shí)隨地處理和凈化各種有害氣體，使周?chē)諝獗３智逍陆】档臓顟B(tài)。同時(shí)，降解反應(yīng)生成的粘附到路面的附屬產(chǎn)物，下雨時(shí)會(huì)被雨水沖洗掉。汽車(chē)尾氣新型凈化催化劑 納米材料作為汽車(chē)尾氣催化轉(zhuǎn)化劑不僅減少了貴金屬的用量，而且由于納米級(jí)粉體具有極強(qiáng)的氧化還原能力，用納米級(jí)稀土化合物代替貴金屬作催化劑，可以更有效地解決汽車(chē)尾氣中一氧化碳和氮氧化物的污染問(wèn)題。我國(guó)位于江蘇無(wú)錫國(guó)家高新區(qū)內(nèi)的威孚力達(dá)催化凈化器有限責(zé)任公司，自主研發(fā)國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)尾氣納米稀土催化劑，已成功在奇瑞、沈陽(yáng)

16、金杯、海馬、北汽福田、吉利美日等車(chē)型上通過(guò)了國(guó)匹配試驗(yàn)，綜合性能在岡內(nèi)處于領(lǐng)先地位。2008年起全面配套在國(guó)內(nèi)主要機(jī)動(dòng)整車(chē)上。 鈣鈦礦型催化劑的化學(xué)式一般以ABO3，表示，A通常是堿金屬、堿土金屬或稀土等離子半徑較大的金屬，B則是離子半徑較小的過(guò)渡金屬，如Co、Mn、Cu、Ni等。此類(lèi)催化劑，性能較優(yōu)，在中溫區(qū)和中等空速時(shí)，具有與貴金屬催化劑相近的催化活性，且高溫下穩(wěn)定，抗S、P等中毒能力強(qiáng)等，與貴金屬催化劑十分接近。貴金屬取代或摻雜的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑對(duì)處理汽車(chē)尾氣Cu、Ni等。此類(lèi)催化劑，性能較優(yōu)，在中溫區(qū)和中等空速時(shí)，具有與貴金屬催化劑相近的催化活性，且高溫下穩(wěn)定，抗S、P等中毒能

17、力強(qiáng)等，與貴金屬催化劑十分接近18。貴金屬取代或摻雜的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑對(duì)處理汽車(chē)尾氣。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)： 1 邵文燕；汽車(chē)尾氣污染及治理技術(shù)；A；太原市公交公司，山西太原；科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)；2009年 第19卷 第16期。 2 錢(qián)伯章，朱建芳; 汽車(chē)尾氣凈化減排技術(shù)進(jìn)展;A; 上海擎督信息科技公司，上海; 中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè);2010.03。 3 周逸瀟，許慶峰，楊麗，張寶貴；汽車(chē)尾氣污染的凈化處理技術(shù)A；南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津中國(guó)人民解放軍軍事交通學(xué)院天津；天津化工；第23卷第6期2009年11 月；4 沈迪信，陳宏德，田群；我國(guó)汽車(chē)尾氣污染； J；環(huán)境學(xué)進(jìn)展1997 12 23-33。5 吳少娟；稀土催化材料在汽車(chē)尾氣凈化中的應(yīng)用；廣州廣一大氣治理工程有限公司；A；廣東化工；2010年第8期第37卷總第208期；6 相會(huì)強(qiáng)，劉建勇，檀麗麗；納米稀土催化技術(shù)在汽車(chē)尾氣凈化中的應(yīng)用； J ；現(xiàn)代化工 ；2006，10，379 381。7 國(guó)產(chǎn)三元催化劑技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展；昆明貴研催化劑有限責(zé)任公司。8 魏偉，史慶南，魏坤霞；汽車(chē)尾氣三元