环境功能材料 7 尾气催化材料

尾气催化剂主要内容•1雾霾•2汽车尾气造成雾霾？•3尾气催化剂全国33城市空气遭遇严重污染雾霾天气将向南北扩张2013-01-1309:02人民网所有城市都严重污染CCTV新闻联播公布今日污染最严重的10个城市:石家庄居首,北京第4.@机场航班因雾霾大面积延误，旅客滞留……@全国大范围高速公路因雾霾能见度低于100米，全部关闭，连环汽车追尾和碰撞事故发生率提高650%；@老人、孩子等弱势群体因雾霾导致的呼吸道疾病和住院率是以往平均水平的1000倍以上，儿童医院人满为患……@雾霾中晨练的人和做早操的孩子们成为最大受害者@全国各大媒体高密度报道，新闻联播连续关注雾霾天气几近瘫痪的交通痛苦的儿童和家长雾霾的概念•细粒子气溶胶粒子在高湿度条件下引发的低能见度事件。•雾霾=霾+雾PM2.5PM2.5•PM（particulatematter）•细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。•PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。•虽然自然过程也会产生PM2.5，但其主要来源还是人为排放。•人类既直接排放PM2.5，也排放某些气体污染物，在空气中转变成PM2.5。直接排放主要来自燃烧过程，比如化石燃料（煤、汽油、柴油）的燃烧、生物质（秸秆、木柴）的燃烧、垃圾焚烧。•目前我国PM2.5排放源排放量底数不清。给控制工作带来很大困难。气溶胶•PM2.5等粒子均匀地浮游在空中，形成气溶胶，属于胶体的一种。•气溶胶（aerosol）由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。其分散相为固体或液体小质点，其大小为0.001～100微米，分散介质为气体。胶体•生活中的胶体：•牛奶、豆浆、烟尘、云、雾。丁达尔现象溶液溶液胶体如果大气中只有PM2.5，则形成霾。雾形成的条件：一是冷却；二是加湿；三是有凝结核。PM2.5胶体粒子作为凝结核，大大促进了雾的形成。雾，水平能见度＜1千米霾，1千米＜能见度＜10千米的雾和霾的关系PM2.5数据：环保部门为何和美国使馆“打架”•2011年底，美国驻华使馆自行监测PM2.5数据•PM2.5数据开始被关注，网友大量转发•2012年6月，环保部：望个别驻华领事馆停止发布空气质量信息•2012年底，中国大规模爆发雾霾天气，北京持续一个月。•全社会开始关注PM2.5，环保部不得不制订了PM2.5的监测评价体系。雾霾的形成因素一是悬浮颗粒物的增加。二是水平方向静风现象的增多三是垂直方向的逆温现象。北京雾霾天气成因:•一、在其极端不利的气象条件，静稳状态，湿度接近饱和，各类污染源排放的污染物难以扩散，在空气中持续积累。•二、污染物排放大是空气重污染的根本原因。机动车、燃煤、工业污染和扬尘是我市大气污染的主要来源。机动车保有量已达520万辆，汽柴油消费总量达到630万吨，全市建筑施工面积仍高达1.8亿平方米。•三、周边地区污染物传输影响本市。周边石家庄、保定、邢台等多个城市空气质量也达到6级严重污染，其中石家庄空气质量指数达到500最高上限。汽车尾气与雾霾•北京市交通委在召开新闻发布会引用的北京市环保局数据显示，2012年机动车排放约占北京全市PM2.5来源的22%。（这个数据尚不可靠）•机动车似乎已被贴上造成PM2.5“元凶”的标签。汽车有什么罪（情感因素）•汽车销售量、保有量激增（摇号）•堵车•非法停车，占路•噪音•车祸雾霾成因的理性分析•美国有2亿多人，机动车保有量也有2亿多，城市中的机动车保有量与我们大城市相比只多不少，而他们PM2.5的情况相对于国内要好的多。•汽油汽车尾气中含多种不同的化合物，其中主要的有一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物等。•氮氧化物、硫氧化合物，当氮氧化物排放到大气中后，与大气中工业生产所排放的氨形成硫酸铵、硝酸铵，这些物质会结成微晶颗粒，成为PM2.5，但这一部分比较少。•虽然汽油车不是产生PM2.5的直接“元凶”，但柴油车运行时会直接产生PM2.5是毋庸置疑的。“柴油车会排放碳烟，那些大车冒出的黑烟就是燃油没有燃尽所产生的碳微粒。汽车尾气催化剂尾气相关污染事件——洛杉矶光化学污染事件•从1943年开始，洛杉矶每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。•洛杉矶在40年代就拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排出1000多吨碳氢（CH）化合物，300多吨氮氧（NOx）化合物，700多吨一氧化碳（CO）。另外，还有炼油厂、供油站等其他石油燃烧排放，这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空，不啻制造了一个毒烟雾工厂。光化学烟雾是大量碳氢化合物在阳光作用下，与空气中其他成份起化学作用而产生的。这种烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂，滞留市区久久不散。在1952年12月的一次光化学烟雾事件中，洛杉矶市65岁以上的老人死亡400多人。1955年9月，由于大气污染和高温，短短两天之内，65岁以上的老人又死亡400余人。直到20世纪70年代，洛杉矶市还被称为“美国的烟雾城”。尾气成分•汽车排放的污染物包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、硫化物、颗粒物、甲醛、丙烯醛等。其中，CO、HC和NO、是汽车尾气中的主要有害成分。•尾气净化原理是通过催化剂的作用，把CO、HC、NOX分别氧化、还原为对人体健康无害的二氧化碳（CO2）、氮气（N2）和水蒸气（H2O）•在转化过程中，如果催化剂能同时对CO、HC、NOx三种有害物起催化净化作用，这种催化剂就称为三效催化剂（TWC），而把只能转化CO、HC的催化剂称为二效催化剂（或称氧化型催化剂）。•汽车尾气催化剂主要由载体（堇青石）、氧化铝浆液涂层和活性组分三部分组成。载体孔结构工作原理：氧化还原反应•进入80年代后，开始出现Pt-Rh（铂铑）型三效催化剂。•Pt主要是氧化CO、HC，•Rh主要是还原NOx•以Pt、Rh等贵金属为活性组分的催化剂不仅有合适的烃类吸附位，而且有大量的氧吸附位。随着表面反应的进行，能快速发生氧活化和烃类的吸附。•根据1992年的统计，全世界贵金属市场上，45%的铂和8%的锗用于汽车催化。•目前，人们正试图用低成本的稀土和钯的氧化物来代替贵金属Pt、Rh，如钙钛矿型、尖晶石型等结构的含钯复合型氧化物催化剂。End