汽車尾氣處理小論文

1、汽車尾氣處理（小論文）F11150025111509040 周于聰【摘要】汽車尾氣是大氣污染的主要來源之一，而尾氣的催化轉(zhuǎn)化是目前處理尾氣污染的主要手段。本文簡述了尾氣的主要污染物及其危害，尾氣催化轉(zhuǎn)化的主要過程及其反應(yīng)方程式， 并通過簡要計算證明其可行性和溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)，簡單介紹了目前比較廣泛使用的催化劑及其今后的一些發(fā)展方向?！娟P(guān)鍵詞】汽車尾氣、催化轉(zhuǎn)化，催化劑，尾氣處理反應(yīng)式，尾氣處理溫度【引言】隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，人們的生活水平的不斷提升，汽車的購買量和使用量快速增長，與之而來的汽車尾氣污染問題也愈來愈嚴重，尋找高效可行的尾氣處理技術(shù)變得越來越急切。1、 汽車尾氣中的主要污染物及其

2、危害汽車尾氣中含有因不完全燃燒產(chǎn)生的碳氫化合物（ HC） ， 一氧化碳 （ CO） ， 氮氧化物 （ NOX）以及少量的二氧化硫（SO2）和鉛化合物等，這些有害物質(zhì)直接排放對人體及環(huán)境會造成嚴重的后果。一氧化碳（CO）與人體中的血紅蛋白（Hb）的親和力明顯高于氧氣（ 。2）, 一旦人體吸入較大量的CO ，因發(fā)生如下反應(yīng)：HbO2+CO ? HbCO+O 2，導(dǎo)致人體缺氧，危及生命。碳氫化合物（HC）本身即具有致癌作用，且會強烈刺激眼睛和呼吸道，在空氣中易與氮氧化物（NOx）在太陽光下產(chǎn)生光化學煙霧，造成大氣污染，嚴重時甚至可以使人麻痹中 毒。氮氧化物 （ NOx） 主要是 NO 和 NO2，

3、其中高濃度的NO 能引起中樞神經(jīng)癱瘓及痙攣, NO2能引起人體中毒,易是酸雨的主要成因之一。甚至會阻礙社會倘若汽車尾氣不及時有效的處理其嚴重生態(tài)影響和社會影響不堪設(shè)想， 的進一步發(fā)展。2、 我國汽車尾氣的排放現(xiàn)狀據(jù)最新的環(huán)境保護部報告顯示1： 2009 年，全國機動車排放污染物5143.3 萬噸，其中一氧化碳（CO） 4018.8 萬噸，碳氫化合物（HC） 482.2 萬噸，氮氧化物（NOx） 583.3 萬噸，顆粒物（PM ） 59.0 萬噸。汽車是機動車污染物總量的主要貢獻者，其排放的CO 和HC 超過 70%， NOx 和 PM 超過 90% 。由以上數(shù)據(jù)可見，汽車尾氣處理壓力巨大且十分

4、重要，更高效的處理技術(shù)將是今后研究的一大方向。3、 汽車尾氣的催化轉(zhuǎn)化（三效催化劑為例）1、 、 三效催化劑的基本原理通過催化劑的作用，把 CO、 HC、 NOX 分別氧化、還原為對人體健康無害的二氧化碳（ CO2） 、氮氣（N2）和水蒸氣（H2。）。2、 三效催化劑的主要反應(yīng)方程式CO、HC 氧化反應(yīng)：2CO+O 2 = 2CO 22H2+O2=2H2OHC+O 2 WO 2+ H 2NO 的反應(yīng)：2CO+2NO =2CO2 +N2HC+NO - CO2 +N22H2 +2NO =2H2。+N 2水蒸氣重整反應(yīng)：HC+H 2OWO +H 2水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)：CO+H 2。= CO2+H23、

5、最主要反應(yīng)式及其可行性的計算參考數(shù)據(jù)2： AHm0 (CO,g) =-110.52(kj mol-1)AHm°(CO2,g)=-393.51(kj mol-1)乙Hm°(NO,g)=90.25(kj mol-1)Gm°(CO,g) =-137.15(kj mol-1)乙Gm°(CO2,g)=-394.36(kj mol-1)Gm°(NO,g)=86.57(kj mol-1)Sm° (CO,g) =197.56(J K-1 mol-1)Sm°(CO2,g)=213.6(J K-1 mol-1)Sm°(NO,g)=21

6、0.65(J K-1 mol-1) S m°(N2,g)=191.5(J K-1 mol-1)反應(yīng)方程式：2CO+2NO =2CO2 +N2AHmc=2 AHm°(CO 2,g)-2 AHm0 (CO,g) -2 AHm0(NO,g)=2*( -393.51 ) -2*( -110.52 ) -2*( 90.25 )=-746.48(kj mol-1)夕=2S m°(CO2,g)+Sm°(N2,g)-2S m° (CO,g) -2Sm°(NO,g)=2*213.6+191.5-2*197.56-2*210.65=-197.72(J K

7、-1 mol-1)由 zG= AH-T AS V 0 得 T V 3775.44K由上述計算結(jié)果可知，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越低反應(yīng)進行越徹底，當溫度大于3775.44K 時反應(yīng)不能再自發(fā)進行。所以要使該反應(yīng)高效進行，在添加催化劑的同時還應(yīng)注意溫度的控制。由于汽油燃燒時氣缸內(nèi)的溫度在500 以上，上述反應(yīng)進行的程度不大，要采取適宜的降溫措施來提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率，目前在實際應(yīng)用采用的一般是加長汽車排氣管的長度來達到一定的降溫目的，盡可能減少CO 、 NO 等有害氣體的排放。四、 簡述常用催化劑和發(fā)展方向目前汽車尾氣凈化催化劑主要有貴金屬三效催化劑、稀土摻雜型催化劑和復(fù)合金屬氧化物型催化劑。貴金屬

8、催化劑3、 4：上世紀80 年代,美國首先推出了含Pt、 Rh、 Pd 的貴金屬三效催化劑。到 90 年代 ,貴金屬三效催化劑的功能涉及面更廣,還能解決汽車冷啟動時的污染控制。但對燃料種類和發(fā)電機有一定要求。由于貴金屬Pd價格遠低于Pt、Rh,因此以Pd替彳t Pt、Rh 已成為貴金屬催化劑的一個發(fā)展方向。張燕，肖彥等8對不同配比的Pd、 Pt、 Rh 三效催化劑性能進行了研究，付名利 , 葉代啟等9對銠含量對貴金屬型三效催化劑性能的影響進行了研究。對目前國內(nèi)的三效催化劑產(chǎn)業(yè)與國外相比還有較大差距，隨著國家排放法規(guī)的不斷嚴格，國內(nèi)三效催化劑產(chǎn)業(yè)進程將大大加快。在我國沒有單獨的貴金屬礦藏，用于三

9、效催化劑的貴金屬主要依賴于進口。而另一方面，國內(nèi)稀土資源卻非常豐富。隨著市場貴金屬價格的不斷上漲，對三效催化劑的研究開始更關(guān)注貴金屬的用量及開發(fā)單鈀的三效催化劑和采用非貴金屬作催化劑的活性組分。鈣鈦礦型催化劑: 鈣鈦礦型催化劑的化學式一般以ABO 3 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渡金屬,如Co、 Mn、 Cu、 Ni等 , 在此類催化劑中,以稀土元素和過渡金屬元素組成的復(fù)合ABO 3型催化劑性能較優(yōu),在中溫區(qū)和中等空速時,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 等中毒能力強等 , 與貴金屬催化劑十分接近。此外, 貴金屬取代或摻雜的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑對處理汽車尾氣也非常有效,這都是三效催化劑的發(fā)展方向5、 6【結(jié)語】隨著現(xiàn)代化發(fā)展對汽車需求的增長和國家對尾氣排放的標準及相關(guān)法律法規(guī)的日 益嚴格，汽車尾氣處理技術(shù)仍待先進化，汽車尾氣凈化催化劑的研究空間非常廣闊。參考文獻：1 、 環(huán)境保護部中國機動車污染防治年報（2010 年度） 2 、 陳虹錦， 無機與分析化學（第二版） ， 2008 年 7 月出版，科學出版社3、鄭育英,鄧淑華 ,黃慧民,周立清,余雙平.汽車尾氣凈化催化劑的研