蒋展鹏-环境工程学课件：机动车污染控制技术new

第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院1NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY第二篇大气污染控制工程第五章大气污染与空气质量管理第六章颗粒污染物控制技术第七章气态污染物控制技术第八章机动车污染控制技术第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院2NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY2006~2013年我国轿车产量及保有量增长趋势第八章机动车污染控制技术第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院3NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院4NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院5NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院6NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY在尽量不影响发动机性能的同时，在排气系统中安装各种净化装置，利用净化装置在排气系统中对废气进行处理来降低最终向大气环境排放的污染物。后处理净化技术第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院7NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY三效催化转化器工作过程模拟CO+0.5O2→CO2C3H6+4.5O2→3CO2+3H2OCH4+2O2→CO2+2H2OCO+NO→CO2+0.5N2H2+0.5O2→H2O工作过程动画第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院8NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY三效催化转化器是目前应用最多的机动车尾气净化技术。三效催化转化器一般采用蜂窝结构载体，蜂窝表面有涂层和活性组分，与废气的接触表面积大，当发动机的空燃比在理论空燃比附近时，催化剂可将90%的碳氢化合物和一氧化碳及70%的氮氧化物同时净化。目前，电子控制汽油喷射加三效催化转化器已成为国内外汽油车排放控制技术的主流。第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院9NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY三效催化转化器由壳体、垫层和催化剂组成，其中，催化剂包括载体、涂层和活性组分。第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院10NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY催化反应机理催化反应过程有催化剂参与的化学反应就称为催化反应。固体催化剂对气态或液态反应物所起的催化作用属多相催化，车用催化剂就是此类型的催化。第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院11NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY吸附过程A为吸附质分子（CO、HC或NOX）s为活性中心（或催化中心）A(s)为在吸附表面上形成的表面络合物H(s)和O(s)分别为氢原子和氧原子吸附在活性中心形成的表面络合物三效催化剂上发生化学吸附的一般吸附方程式：吸附作用是一种或数种物质的原子、分子或离子附着在另一种物质表面上的过程。第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院12NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY必要条件：高温和具备化学还原剂总量反应：NO+CO→0.5N2+CO2NO+H2→0.5N2+H2O(2m+0.5n)NO+CmHn→(m+0.25n)N2+0.5nH2O+mCO2表面反应过程CO氧化反应HC氧化反应NO还原反应总量反应：CO+0.5O2→CO2部分CO可通过水煤气反应：CO+H2O→CO2+H22H2+O2→2H2O总量反应：CmHn+(m+0.25n)O2→mCO2+0.5nH2O反应机理第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院13NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY脱附过程B(s)→B+sH(s)+H(s)→H2+s+sO(s)+O(s)→O2+s+sB为反应产物分子s为活性中心（或催化中心）B(s)为在吸附在催化剂上形成的表面络合物脱附：表面反应完成后，生成的反应分子从催化剂表面的活性中心脱离出来，为表面反应的继续进行空出活性位，这个过程称为脱附。脱附方程式第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院14NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY三效催化剂催化剂涂覆示意图蜂窝状整体式载体：排气阻力小、机械强度大、热稳定性好和耐冲击。其基质有两大类，陶瓷和金属。蜂窝陶瓷载体：本身比表面积很小，常在其壁上涂覆一层多孔性物质，以提高载体的比表面积。蜂窝金属载体：涂底层的方法并不适用，通常采用刻蚀和氧化的方法在金属表面形成一层氧化物，在此氧化物表面上浸渍具有催化活性的物质。活性组分载体涂层第八章机动车污染控制技术环境科学与工程学院15NANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGYNANJINGUNIVERSITYOFINFORMATIONSICENCE&TECHNOLOGY活性组分