正文
將汽車廢氣中的有害成分轉化成無害的物質。汽車排出的廢氣含有碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物、鉛化合物、苯並(a)芘等。對大氣造成污染的主要是一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物三種氣體。汽車廢氣淨化包括機內淨化和機外淨化兩個方面。機內淨化主要是使排出的部分廢氣再次燃燒,以減少廢氣中的有害物質。機外淨化主要是採用催化淨化法。
汽車廢氣催化淨化技術的研究開始於20世紀50年代。1943年9月美國洛杉磯發生光化學煙霧事件,使當地居民和動植物受到很大危害。1951年美國的A.J.哈根查明光化學煙霧是由於汽車廢氣發生光化學反應造成的,於是人們開始研究汽車廢氣催化淨化技術,創製了催化淨化器。
催化淨化器一般都安裝在汽車底盤上,與內燃機的排氣系統連結在一起。從內燃機排出的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物等廢氣通過淨化器的催化劑床,便轉化為二氧化碳、氮和水。
催化淨化有多種方法
①催化氧化法(一段淨化法),採用一段氧化型催化劑床,使廢氣中的一氧化碳和碳氫化合物完全氧化成二氧化碳和水。這種方法不能除去氮氧化物。②催化氧化-還原法(二段淨化法),汽車廢氣通過第一段的還原型催化劑床,使氮氧化物還原成氮,然後通過第二段氧化型催化劑床,使一氧化碳和碳氫化合物氧化成二氧化碳和水。這種方法可除去汽車廢氣中的一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物。但是,氮氧化物經過第一段還原型催化劑床被還原成氨(NH3),進入第二段氧化型催化劑床,氨又有一部分被氧化成氮氧化物,這就降低了氮氧化物的淨化率。此外,由於增加了一段催化劑床,因而阻力增大,燃料消耗增加,加速效應降低。③三元催化淨化法,這種方法是採用對一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物都有催化作用的催化劑。當汽車、內燃機在空氣與燃料比(稱空燃比)嚴格調整到化學計量值14.7±0.1的條件下運轉時,這種方法具有較高的淨化效率(見圖,圖中虛線是由NOx轉化生成的NH3的百分率)。採用這種方法的淨化器需要附加一套精密的空燃比控制系統。汽車廢氣催化淨化的關鍵是選擇一種性能優良的催化劑。汽車廢氣淨化使用的催化劑不同於化學工業生產使用的催化劑。汽車排出的廢氣濃度、流量和溫度,是隨著汽車的運轉狀態變化的,所以要求催化劑具備下列特性:低溫(200℃以下)活性好,高溫(800℃以上)熱穩定性好,耐中毒性好(汽油中含有可引起催化劑中毒的鉛、硫、磷、鋅等),使用壽命長和不造成二次污染等。常用的催化劑大致可分為三類:①貴金屬類,如鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)和釕(Ru)等。這類催化劑價格昂貴,資源稀少,耐鉛中毒性較差,但催化活性高,使用壽命長。②非貴金屬類,如銅(Cu)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鈷(Co)、釩(V)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、鋯(Zr)及稀土類和鹼土類金屬的氧化物。這類催化劑雖然資源豐富,價格低廉,但是高溫穩定性和耐中毒性差。③多元金屬類,如Cu-Ni(Monol合金)、Ni-Cr-Fe(Inconel合金)、Cu-Cr-Ni合金等。
由於汽車廢氣的複雜條件,任何單一組分的催化劑都難以完成催化淨化的作用,目前催化劑正向微量貴金屬的多組分的方向發展。另外,正在研製含有稀土元素的鈣鈦礦結構ABO3型或類似尖晶石結構A2BO4型的新型催化劑。
催化劑的活性組分一般都塗在載體上。汽車廢氣淨化催化劑要求載體有下列性能:①具有較大的比表面積,一般應有50~350米2/克;②能耐高溫,在汽車廢氣溫度達800℃以上時不熔融;③有較高的機械強度和一定的導熱性等。
汽車安裝催化器後,加速時間會延後0.2~0.6秒;在高速全負荷行駛時,發動機的功率約降低10%左右;油耗約增大5~10%。在進一步研究催化淨化技術的同時,改進發動機的結構和改用無污染燃料等試驗也在進行。 http://www.chinabaike.com/article/316/327/2007/2007022157859.html