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低溫低溫等離子凈化器的工作原理跟排放污染現

作者:保潔環?!“l布時間:2022-03-25
內容摘要:{一}、低溫等離子凈化器的工作原理 低溫等離子與催化劑協同催化轉化技術一般可以分為3類:(1)低溫等離子體反應腔與催化劑載體布置在同一空間;(2)催化劑載體布置在低溫等離子體余

 {一}、低溫等離子凈化器的工作原理
低溫等離子與催化劑協同催化轉化技術一般可以分為3類:(1)低溫等離子體反應腔與催化劑載體布置在同一空間;(2)催化劑載體布置在低溫等離子體余輝區;(3)低溫等離子體反應腔與催化劑載體分開布置。
一種屬于一系統,后兩種屬于兩級系統。本文討論的低溫等離子體凈化器屬于上述兩級系統的后者。
1.低溫等離子體的凈化機理
低溫等離子凈化器是指由電子、離子、自由基、激發態粒子等組成的導電流體,整體呈電中性,是不同于氣態、液態和固態的第四態。離子、自由基和激發態粒子等都是化學活性較強的物質。根據溫度和內部的熱力學平衡性,可將等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體。
低溫等離子體內部的電子溫度遠遠高于離子溫度(電子溫度可高達,而離子溫度一般只有300~500K),系統處于熱力學非平衡態,整體表現出表面溫度較低。
在常壓下通過電暈或介質阻擋放電均可產生低溫等離子體,產生的低溫等離子體中存在大量性較強的自由基(OH,HO2)、臭氧(O3)等,這些具有化學活性的粒子與氣體分子(原子)發生非彈性碰撞并將能量轉換成基態分子(原子)的內能,使很多需要很高活化能的化學反應能夠發生,使常規方法難以去除的污染物得以轉化或,從而達到凈化有害物的目的。
2.蜂窩載體催化劑
催化劑多為負載型催化劑,載體是催化劑的一個重要組成部分,早期的載體一般是由活性鋁、硅鎂等為原材料制得的,但其有耐熱性差、強度低、易碎等缺點,到了20世紀80年代后期便被蜂窩式載體所取代。蜂窩式載體根據材質可分為陶瓷式和金屬式兩種。陶瓷載體是由許多薄壁均等小通道構成整體,具有氣流阻力小、幾何表面大、無磨損等優點。金屬載體具有起燃溫度低、起燃速度快、孔壁薄、能提供大的幾何表面積、開放的集合結構、比陶瓷蜂窩載體有高抗熱沖擊的機械強度、預熱性能好和壓降低等優點。不管是陶瓷蜂窩載體催化劑還是金屬蜂窩載體催化劑,其催化原理都是在催化劑表面進行還原反應,將有害氣體中的有害成分轉換成無害物。
{二}、等離子凈化器排放污染現狀及危害
1汽車尾氣排放污染現狀
汽車作為較主要的現代交通運輸工具,它給人們帶來方便和快捷的同時,也帶來了無法回避的問題。城市空氣中90%以上的一碳、60%以上的碳氫化合物和30%以上的氮物來自汽車排放。隨著世界各國汽車保有量的迅速增加,汽車已成為城市大氣質量惡化的主要污染源,其排放的CO,NOx,HC,SO2,Pb等污染物不僅危害人體健康,還是酸雨和光化學煙霧的主要成分,汽車尾氣污染已受到廣泛的注視。
隨著我國建設小康社會,經濟持續高速發展,城市規模不斷擴大,我國的汽車保有量也急劇增加,年增長率自2001年起一直保持在13%以上。截至2007年底,汽車保有量達到5700萬,超過1985年的18倍。目前,我國已取代口本成為僅次于美國的世界二大新車消費市場,同時還是僅次于口本和美國的世界第三大汽車生產國。伴隨著汽車保有量的急劇增長,我國汽車污染物排放總量也持續攀升。2003年機動車碳氫化合物(HC)、一碳(CO)和氮物(NOx)排放量已分別達到836.1萬t,3639.8萬t和549.2萬t,比1995年分別增加了2.51,2.05和3.01倍。
雖然汽車污染物排放量越來越大,但是目前我國的汽車尾氣污染物控制水平還比較低,基本上處于國外起步時的水平。因此,研究措施控制汽車尾氣污染物排放已經刻不容緩。
2尾氣中主要成分的危害
汽車廢氣排放主要來源于三個方面:①從排氣管排出的尾氣,主要成分是一碳,碳氫化合物(HC)和氮合物(NOx),其它還有二硫(SOZ)、鉛化合物和炭煙等;②竄氣,即從活塞與氣缸之間的間隙漏出,再自曲軸箱經通氣管排出的燃燒氣體,其主要成分是HC;③從油箱、化油器浮子室以及油泵接頭等處蒸發出的汽油蒸汽,成分是HC。
上述有害成分中,CO,HC和NOx是汽油汽車尾氣排放的主要污染物。目前實施的排放法規和凈化措施都旨在降低這三種成分的含量。本文研究的低溫等離子體凈化裝置即以降低汽油汽車尾氣中CO,HC和NOx三種污染物的排放量為目標。下面分別介紹這三種主要污染物的危害。
①一碳的危害
一碳(CO)無色無臭,是一種窒息性的有毒氣體。它由汽車燃料中烴的不完全燃燒產生,可經呼吸道進入肺泡,被血液吸收,而它較易與血液中有輸氧能力的血紅素蛋白(Hb)結合,它與Hb的親和力是氧與Hb親和力的300倍,因而當人吸入含有CO的氣體時,人體血液中的Hb便立即同CO結合,生成CO-Hb,而不是與O:結合成O-Hb,從而降低血液的載氧能力,削弱血液對人體組織的輸氧量,導致心臟、頭腦等重要器官嚴重缺氧,引起頭暈、惡心等癥狀,嚴重時會使心血管工作困難,直至死亡。另外,CO也能促使NO向NOZ轉化,使形成光化學煙霧的趨勢加強。
②碳氫化合物的危害
碳氫化合物(HC)包括未燃和未完全燃燒的燃油、潤滑油及其裂解產物和部分物,如苯、醛、酮、烯、多環芳香族碳氫化物等200多種復雜成分。飽和烴的危害一般不大,甲烷氣體性,乙烯、丙烯和乙炔主要會對植物傷害。
但是,不飽和烴有很大的危害性。苯是無色類似汽油味的氣體,可引起食欲不振、體重減輕、易倦、頭暈粘膜出血等癥狀,也可引起血液變化,紅血球減少,出現貧血,還可導致白血病。而甲醛,丙烯醛對醛類氣體也會對眼、呼吸道和皮膚有強刺激作用,超過一定濃度,會引起頭暈、惡心、紅血球減少、貧血和中毒。等離子凈化器特別是帶多環的多環芳香烴,如苯并花及硝基烯都是強致癌物。同時,烴類成分還是引起光化學煙霧的重要物質。
③氮物的危害
氮物(NOx)是NO及NOx的總稱。汽車尾氣中氮物的排放量取決于氣缸內燃燒溫度、燃燒時間和空燃比等因素。燃燒過程排放的氮物中95%以上可能是NOx,NO2只占其余的少量。NO無色無味,只有輕度刺激性,它與血液中血紅蛋白(Hb)的結合能力比CO還強,高濃度時還能引起神經系統的障礙,且易成劇毒的NO2。NO:褐色有毒,空氣中含量為0.1ppm時,即可嗅到它的臭味;含量在150ppm以上對人的呼吸器官就有強烈刺激作用,引起肺水腫,嚴重者可致肺疽,有生命危險。同時,NOx還是產生酸雨和引起氣候變化、產生煙霧的主要原因。NOx與HC會在強烈太陽光紫外線照射下相互作用,從而產生光化學煙霧,使毒性加劇。光化學煙霧具有很強的性,可使橡膠開裂,并使大氣能見度降低;對眼睛和呼吸道具有很強的刺激性,損害人腦,影響兒童智商,同時還損害人體的肺功能,是目前城市中肺癌發病率增加的重要原因之一。

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