排氣污染物中氮氧化合物的危害和治理

1、汽車排氣污染物中氮氧化合物(NOX)的危害和治理2094021519李杏梅延邊大學農(nóng)機專業(yè)摘要：木文通過分析NO的生成機理及對人類帶來的危害，提出X了治理汽油機氮氧化物排放的措施，并重點分析了機外凈化技術(shù)中的催化反應(yīng)器和三元催化反應(yīng)器的工作原理，提出了綠色汽車的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：氮氧化物凈化技術(shù)汽車尾氣催化反應(yīng)隨著科技的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)也成為當今世界最大的一個行業(yè)，汽車給人類帶來了便捷、省力、省時、自由等優(yōu)點的同時也帶來更多不利的問題，如汽車排放的污染物，噪聲，資源競爭，土地，交通擁擠等。特別是汽車尾氣的污染，占總量的65%85%已成為城市大氣污染的主要來源。汽車尾氣排放的污染物主要包括一氧

2、化碳(CO)、氮氧化物(NO)和碳氫化合物(CH)。據(jù)測算，一輛新的汽車排放數(shù)量X約為CO2.5mg/m3，NOCO2.5mg/m3，CH15mg/m3，低碳、環(huán)保觀念逐漸深入人心，加之各國排放法規(guī)的制定，汽車尾氣排放的治理與防治愈顯得重要。一、氮氧化物的形成機理及危害發(fā)動機排放的氮氧化物主要是NO、NO，其中95%是NO，X氮氧化物一般是在高溫、富氧、和充足的反應(yīng)時間的條件下生成的。其鏈反應(yīng)機理為：氧的分解：02.20（高溫）NO的形成O+N2*-NO+N（高溫）N+O?卜NO+O（咼溫）NO2的形成2NO+O.2NO2（高溫）NO2一般是在空氣中緩慢氧化生成的，有劇烈的毒性，其主要危害為：

3、長期暴露在低濃度下，會使人發(fā)生萎縮性病變，引起呼吸機能障礙，當期刺激呼吸道時可引起喘息、支氣管炎、肺氣腫；在一定濃度下由于對光的吸收作用能使大氣著色，從而明顯的降低大氣的可見度，影響地面和空中交通。氮氧化物除了直接對人體有害外，在強烈陽光照射下，還可同HC進行一系列復雜的光化學反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧和各種化合物，臭氧具有很強的氧化性和毒性，如果空氣中臭氧的濃度在5x105以上，人在1小時之內(nèi)就會死亡，臭氧還會破壞植物的生長。二、汽車尾氣NO排放標準X隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的排氣污染越來越嚴重的威脅著賴以生存的環(huán)境。為了保護全球環(huán)境，各國和各地區(qū)紛紛制訂了各種保護環(huán)境的法規(guī)、措施，并把提高汽油機技術(shù)的

4、目標由原來的追求經(jīng)濟性、可靠性向追求排放性發(fā)展，為此美國、歐盟、日木等發(fā)達國家先后制定了嚴格的汽車排放標準。目前普遍采用歐洲的汽車排放法規(guī)。如下表所示：標準等級實施日期COHCNOHC+NXOPMXEuro1f1992年7月2.72(3.16)0.97(113)Euro21996年1月2.20.5Euro32000年1月2.30.20.15Euro42005年1月1.00.10.08Euro5(將來)2009年9月1.00.10.060.005*Euro62014年1.00.10.060.005*（將來）9月三、發(fā)動機排放污染控制技術(shù)（一）、汽油機的機內(nèi)凈化技術(shù)汽油機的機內(nèi)凈化技術(shù)是以改進發(fā)動

5、機燃燒過程為核心的技術(shù)，也叫排氣前控制技術(shù)，他是在汽車設(shè)計與制造過程中充分將污染物的排放量控制在較低水平，如推遲點火時間，廢氣再循環(huán)等措施減少氮氧化物的排放量。機內(nèi)控制技術(shù)是汽車污染控制的基礎(chǔ)和主要手段，但是根據(jù)歐美世界汽車排放標準限制逐漸嚴格化，僅僅通過機內(nèi)凈化技術(shù)已經(jīng)不能滿足人類對汽車的要求。（二）、汽油機的機外凈化技術(shù)機外凈化技術(shù)是隨著排放法規(guī)的日益嚴格而產(chǎn)生的一種排氣后控制技術(shù)。目前機外凈化技術(shù)主要是在排氣管中安裝熱反應(yīng)器、催化反應(yīng)器、三元催化反應(yīng)器和二次空氣配射裝置等減少汽車排氣中污染物的含量。由于氮氧化物主要是在高溫和富氧條件下產(chǎn)生的，因此機外控制技術(shù)一般是通過在排氣系統(tǒng)中通過還原

6、過程將其凈化。主要方法如下：催化反應(yīng)器催化反應(yīng)器是利用催化劑將汽車尾氣中的有害成分co、HC和NOx通過化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化成無害的CO2、H2O和N2的一種反應(yīng)器。1.氧化、還原催化反應(yīng)器氧化催化反應(yīng)主要是利用排氣中殘留的氧氣和二次空氣中的氧將CO、CH在催化劑作用下完全氧化。其化學反應(yīng)式如下：2HC+（5/2）O2（催化劑）CO2+H2O2CO+O2（催化劑、2CO2還原催化反應(yīng)器通過利用排氣中的CO和CH作為還原劑，在催化劑作用下，將NO還原為N2其化學反應(yīng)式為：2，HC+NOX（催化劑）.CO2+H2O+N2CO+NOX（催化劑）CO2+N2但目前，由于還原催化法技術(shù)上較困難，在汽車尾氣凈化法

7、上采用的還不太多。一般情況下采用氧化、還原催化反應(yīng)器凈化汽車尾氣。其流程圖如下所示：凈化后空氣2.三元催化反應(yīng)器三元催化器的工作原理是:當高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時，三元催化器中的凈化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應(yīng)，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體；HC化合物在高溫下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體，使汽車尾氣得以凈化。三元催化器早期失效的原因溫度過高常溫下三元催化轉(zhuǎn)化器不具備催化能力，其催化劑必須加熱到一定溫度才具有氧化或還原的能力，通常催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度在250350C，正常工作溫度一般在350700C。慢性中毒催化劑對硫、鉛、磷、鋅等元素非常敏感，硫和鉛來自于汽油，磷和鋅來自于潤滑油，這四種物質(zhì)及它們在發(fā)動機中燃燒后形成氧化物顆粒易被吸附在催化劑的表面，使催化劑無法與廢氣接觸，從而失去了催化作用，即所謂的“中毒”現(xiàn)象。表面積碳當汽車長期工作于低溫狀態(tài)時，三元催化器無法啟動，發(fā)動機排出的炭煙會附著在催化劑的表面，造成無法與CO和HC接觸，長期下來，便使載體的孔隙堵塞，影響其轉(zhuǎn)化效能。（三）燃料的改進與替代隨著能源危機以及人類環(huán)保意識的增強，綠色汽車如壓縮天然氣機動車、液化石油氣車、醇類汽車、氫汽