汽车尾气净化催化剂中铂

汽车尾气净化催化剂中铂
汽车尾气净化催化剂中铂

汽车尾气净化催化剂中铂、钯、铑量的光度法测定

马媛1、李振亚2、方卫1、易秉智2

(贵研铂业股份有限公司,云南省昆明市高新区科技路988号,650106)

(贵研催化剂有限责任公司,云南省昆明市高新区科高路669号,650106)

摘要:本文建立了汽车尾气净化催化剂中铂、钯、铑量光度测定的方法。方法适用于新制的和失效的汽车尾气净化催化剂。元素测定范围:Pt和Pd 0.002%~0.5%;Rh 0.002%~0.06%。方法加标回收率为:98.40%~102.67%(PtPd)、90.13%~101.33%(Rh)。

关键词:汽车用催化剂,铂、钯、铑含量,光度法

前言

随着工业时代的到来,汽车尾气的排放已成为主要的大气污染源。现在世界上许多国家均已立法限制汽车尾气排放量,并重点防治汽车尾气排放量。汽车尾气的治理包括机内净化控制和机外净化控制,自1974年美国首次在汽车上安装尾气净化转化器以来,这成为世界通用的治理汽车尾气污染最有效的机外净化控制方法。其中的核心部分是汽车尾气净化催化剂,它的作用机理是:通过浸渍的方

式将贵金属(Pt、Pd和Rh)负载在γ-Al

2O

3

等大比表面物质上,制备成涂层,然

后担载在多孔蜂窝载体(多为堇青石成分,组成为5SiO

2·2Al

2

O

3

·2MgO)上,充

分利用贵金属独特的催化性能,将汽车尾气中的有害成分一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等转化为二氧化碳、水、氮气等。催化剂按贵金属组成比例不同分为Pt 催化剂、Pd催化剂、Pt/Pd催化剂、Pt/Rh催化剂、Pd/Rh催化剂和Pt/Pd/Rh催化剂等,含量范围约0.001%~1.0%。我国汽车工业的迅猛发展带来汽车尾气净化催化剂生产的产业化、规模化,每年安装及替换下来的催化剂数量都在不断的增加,消耗和占据着大量贵金属资源,贵金属资源本身就是一种不可再生的战略性资源,而且贵金属价格昂贵, 因此,研制、生产、使用和回收汽车尾气净化催化剂,都需要准确测定贵金属的含量,制定相应的汽车尾气净化催化剂贵金属检测方法标准成为一项十分迫切的任务。

文献报道对汽车尾气净化催化剂中铂、钯、铑的测定文献多用试金重量法、分光光度法、原子吸收光谱法(AAS)、X-射线荧光光谱法、电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS) 等 [1~11]。国外的分析工作者对汽车尾气净化催化剂中贵金属的测定也很谨慎,他们大多采用分离和富集的手段,再与ICP、AAS、XRF、分光光度计等仪器联用,其中使用最多的是ICP-AES。我国研制、生产、回收汽车尾气净化催化剂的工作起步于七十年代。贵研铂业股份有限公司的前身—昆明贵金属研究所,是国内最早开展汽车尾气净化催化剂研究的单位之一,从七十年代至今,技术水平始终处于国内外领先水平,多年来,为配合本单位汽车尾气净化催化剂的研制、生产和废汽车尾气净化催化剂贵金属回收工艺流程的研究与生产,我们建立过多种分析测定方法,并在大量研究成果的基础上,于1999年制定并实施了相关企业标准“汽车尾气净化催化剂中铂、钯、铑含量的测定法” [12],即铂、钯用二苄基二硫代乙二酰胺-碘化钾-抗坏血酸体系双波长分光光度法同时测定;铑用2-巯基苯并噻唑-溴化亚锡萃取光度法测定,方法经长期生产实践考验,结果准确,操作简便,适应性强,选择性好,精密度

和准确度高,是目前各种分析方法中较理想的方法,故在此基础上将其完善并制定为汽车尾气净化催化剂铂、钯、铑量测定的国家标准方法。

本方法适用于新制汽车尾气净化催化剂(未使用过的),失效汽车尾气净化催化剂(使用过的),元素测定范围:Pt和Pd 0.002%~0.5%;Rh 0.002%~0.06%。方法加标回收率为:98.40%~102.67%(PtPd)、90.13%~101.33%(Rh)。

实验部分

1试剂及材料

本方法所用水均为二次蒸馏水。盐酸(ρ1.19 g/mL)、硝酸(ρ1.42 g/mL)、过氧化氢(30%)、乙酸(36%)、氢溴酸(40%)等试剂均为分析纯;

二苄基二硫代乙二酰胺(DbDO): 10 g/L丙酮溶液;

碘化钾溶液:100 g/L;

抗坏血酸(Vc)溶液:50 g/L;

2-巯基苯并噻唑(MBT):0.1 mol/L乙醇溶液;

溴化亚锡溶液:22.5 g SnCl

2·2H

2

O溶于100 mL氢溴酸中,用时现配;

溴化钠溶液:400 g/L;

乙酸铵溶液:100 g/L;

磷酸三丁酯(TBP)-四氯化碳(CCl

4

)混合液:相等体积混合;

铂标准贮备溶液:称取0.1000 g铂丝(质量分数不小于99.99%)于200 mL 高型烧杯中,加入10 mL混合酸,盖上表面皿,置于电热板上低温加热溶解。加入1 mL氯化钠溶液,低温蒸发至近干,加3~5 mL盐酸赶硝酸二次。加入10 mL 盐酸(4.1),移入100 mL容量瓶中,用水稀释至刻度。混匀。此溶液1 mL含1 mg 铂;

铂标准溶液:20 μg/mL;

钯标准贮备溶液:称取0.1000 g钯片(质量分数不小于99.99%)于200 mL 高型烧杯中,加入10 mL混合酸,盖上表面皿,置于电热板上低温加热溶解。加入1 mL氯化钠溶液,低温蒸发至近干,加3~5 mL盐酸赶硝酸二次。加入10 mL 盐酸(4.1),移入100 mL容量瓶中,用水稀释至刻度。混匀。此溶液1 mL含1 mg 钯;

钯标准溶液:20 μg/mL;

铑标准贮备溶液:称取0.1000 g海绵铑(质量分数不小于99.99%),用20 mL 盐酸(4.1)与4 mL过氧化氢在加钢套保护套的聚四氟乙烯溶样罐中,于180℃密封溶解完全。取出溶样罐,冷至室温。开罐,转入200 mL烧杯中,加入1 mL 氯化钠溶液,置电热板上加热至沸除去多余氯气。将溶液转移入100 mL容量瓶中,用水稀释至刻度。混匀。此溶液1 mL含1 mg铑;

铑标准溶液:20 μg/mL;

无水亚硫酸钠;

烘箱:0 ℃~200 ℃接点温度计恒温控制,控温精度±5 ℃;

聚四氟乙烯压力溶样罐(沈阳铁西区理化仪器厂)。

2仪器

MPS-2000型岛津多用途自动记录分光光度计。波长范围:180 nm~900 nm;波长准确度±0.3 nm,分辨率0.1 nm。

3.分析步骤

(1)铂、钯工作曲线的绘制:

用刻度移液管或滴定管量取铂、钯标准溶液0, 0.50, 1.00,1.50,2.00,2.50 mL分别于50 mL比色管中,加水到10 mL刻度,然后依次加入5 mL盐酸,0.6 mLDbDo 溶液,混匀后加0.75 mL碘化钾溶液,1 mLVc溶液,混匀,于30 ℃~40 ℃水浴放置15~20 min,准确加入10 mL三氯甲烷, 振荡萃取1 min,然后将溶液移入60 mL 分液漏斗中分相,下层有机相放入另一分液漏斗中,加10 mL盐酸(8.4 mol/L),用力振荡10 s~15 s,用干滤纸条吸干漏斗颈中水,有机相放入10 mL干容量瓶中,加无水硫酸钠固体粉末少许,混匀,溶液清亮。以试剂空白萃取液作参比,10 mm吸收皿于选定波长下测定铂、钯有色络合物吸光度差(ΔA)。铂用双波长倍率系数法,ΔA=K·Aλ2-Aλ1(λ2=521 nm,λ1=500 nm,K=2.429);钯用双波长等吸收法,ΔA=Aλ

2-A

λ1(λ2=454 nm,λ1=548 nm)。分别绘制铂、钯浓度(C)-吸光度差(ΔA)工作曲线。

(2)铑工作曲线的绘制:

用刻度吸液管量取铑标准溶液0,0.50,1.00,1.50,2.00 ,2.50 mL分别于50 mL烧杯中,加2 mL盐酸,10 mL水,然后依次加入乙酸、乙酸铵溶液各1 mL,溴化钠溶液4 mL,溴化亚锡溶液2.5 mL,MBT溶液1 mL,用玻棒搅匀,盖上表皿于电炉盘上加热至沸,立即取下,放入冷水中冷却到室温,将溶液移入60 mL分液漏斗中,用水吹洗烧杯一次,然后用9 mL乙酸乙酯分三次洗净烧杯,并一同移入分液漏斗中, 振荡萃取30 s,分相后,弃下层水相,有机相放入10 mL干容量瓶中,加乙酸乙酯稀释至刻度,加无水硫酸钠固体粉末少许,摇匀,以试剂空白萃取液作参比,10 mm吸收皿于476 nm处测定吸光度(A),绘制A-C(浓度)工作曲线。

(3)试样的溶解:

将已磨细至75 μm左右的试样放入石英称样舟中,称取试样约 1 g(精确到0.0001 g),于聚四氟乙烯溶样罐中,加15 mL盐酸,3 mL过氧化氢,立即盖上罐内盖,用夹具旋紧外盖,放入溶样烘箱中于150 ℃±5 ℃加热溶解8 h以上。取出压力罐,冷却至室温,用夹具旋开罐盖,将溶液转入200 mL烧杯中,烧杯置于电炉盘上煮沸除去氯气,溶液过滤于100 mL容量瓶中,洗净残渣后补加5 mL盐酸用水稀至刻度,混匀。

(4)铂、钯的测定:

取试样溶液(铂钯的微克数在工作曲线范围内)于50 mL比色管中,按3中(1)条操作测定铂、钯吸光度差(ΔA),并由工作曲线求得铂、钯量,按公式(1)计算试样中铂、钯含量(g/t)。

(5)铑的测定:

取10 mL~15 mL试样溶液于60 mL分液斗中,加盐酸使溶液盐酸浓度约5 mol/L,加0.5 mL碘化钾溶液,1 mL MBT溶液,混匀,放置5 min后加8 mLTBP-CCl

4混合液振荡萃取1 min,分层后,弃下层有机相,水相加3 mL四氯化碳洗涤一次(振荡10 s~15 s),弃有机相,水相放入50 mL烧杯中,加0.5 mL过氧化氢,于电热板

上蒸到近干,加1.5 mLHCl和0.5 mL HNO

3

,盖上表皿,加热15 min~20 min后,吹洗表皿,将溶液蒸到近干,然后加2 mL~3 mL盐酸赶硝酸一次,蒸干,加2 mL盐酸,10 mL水,以下按3中(2)条操作测定铑吸光度(A),由工作曲线求得铑量,按公式(1)计算试样中铑含量(g/t)。

结果与讨论

1.试样的处理及溶解方法

(1)不同溶样方法的比较

由于汽车尾气净化催化剂载体多为堇青石成份(2MgO·2Al

2O

3

·5SiO

2

)。新制

催化剂载体制作后于高温下烧结,二氧化硅成份高,烧结后的Al

2O

3

也不易溶解;使

用过的废催化剂,由于在使用过程中局部过热烧熔积炭(少量),使该催化剂中铂族元素的浸出成为困难的问题。本实验选用两个品种的催化剂(ATCTL-No-1新制催化剂和ATCTL-GM废催化剂)作实验样品,采用四种不同溶解方法比较,实验结果列于表2。

表2不同溶解方法铂、钯、铑测定结果比较单位:g/t

试样名称

Ⅰ法

试金富集

Ⅱ法

HCl-HNO3混酸

Ⅲ法

HCl-HNO3-HF

Ⅳ法

HCl-H2O2压力罐Pt Pd Rh Pt Pd Rh Pt Pd Rh Pt Pd Rh

ATCTL-No-1

新催化剂

915 460 146 917 445 136 952 451 143 986 469 147 ATCTL-GM

废催化剂

943 181 113 847 147 73 976 175 108 997 179 113

[注]Ⅰ-Ⅳ均取5个试样溶解后,用同方法测定结果的平均值

溶样结果表明,新制催化剂无论用何种方法溶解,铂、钯、铑基本能溶出,对废催化剂,钯、铑的结果Ⅲ法、Ⅳ法与试金富集法Ⅰ一致,铂的结果Ⅰ法偏低,看来是试金富集易有损失,Ⅱ法溶解铂、钯、铑均不完全。Ⅲ、Ⅳ法结果基本一致,但Ⅲ法溶解操作条件差,耗时长,劳动强度大,Ⅳ法浸出效果好,结果稳定,操作简便易掌握,为我们的选用方法。

(2)压力罐法溶解加热时间的考察

称取ATCTL-GM废催化剂试料于聚四氟乙烯压力罐中,按3.3条溶解不同时间,取出冷却后开罐测定测定,结果见表3,实验结果表明,在150 ℃±5 ℃试样溶解4 h,铂、钯、铑均已基本浸出,实验选用溶解8 h以上。

时间 4 h 8 h 12 h 16 h 20 h 24 h Pt 943 965 956 958 958 959

Pd 152 170 166 165 163 165

2.共存元素的影响及消除

铂、钯、铑的测定方法,文献[3-4]已作过详细的研究,针对汽车催化剂中可能存在的元素,进一步作了考察。实验结果表明:100 mg Al(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)、30 mg Fe(Ⅲ)、10 mg Ca(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Mo(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、La(Ⅲ)、Ce(Ⅳ)、Nd(Ⅱ),3 mg Cu(Ⅱ)、Rh(Ⅲ)等均不干扰铂、钯的测定。测定铑时,Pt(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的干扰,于测定前通过加入KI-MBT萃取分离,其余元素均不干扰铑的测定。

3.方法加标回收

称取10.08854 g涂敷了空白涂料的催化剂载体,按照上述溶样方法进行溶

解后定容至200 mL,取出10 mL加入2 mgPt、Pd,0.3 mgRh定容至100 mL,为1#样品,此溶液中含有0.50443 g样品基体,Pt、Pd含量为3964.9 g/t,Rh含量为594.7 g/t。余下190 mL加入300 μgPt、Pd,200 μg Rh定容至250 mL,为2#样品,此溶液中含有9.58411 g样品基体,Pt、Pd含量为31.3 g/t,Rh含量为20.9 g/t。回收实验结果见表4。

表4 加标实验结果

样品名称平行

份数

加入量

g/t

测定值

g/t

回收率%Pt Pd Rh Pt Pd Rh Pt Pd Rh

1#1

3964.9 3964.9 594.7

3904.2 3929.7 585.8 98.47 99.10 98.67

2 3919.6 3943.8 591.4 98.87 99.47 99.33

3 3914.

4 3929.7 602.

5 98.73 99.10 101.33

4 3922.3 3929.7 594.2 98.93 99.10 99.93

5 3901.3 3929.7 583.1 98.40 99.10 98.07

X3912.4 3932.5 591.4 98.68 99.17 99.47 S 9.28 6.31 7.60

RSD

(%)

0.24 0.16 1.29

2#1

31.3 31.3 20.9

31.6 31.5 18.8 100.92 100.50 90.13

2 32.1 31.

3 19.0 102.67 100.08 91.00

3 32.0 31.5 19.2 102.17 100.50 91.88

4 31.7 31.2 19.2 101.33 99.67 91.88

5 31.5 31.

6 19.4 100.58 101.0 92.75

X31.8 31.4 19.1 101.53 100.35 91.53 S 0.26 0.17 0.23

RSD

(%)

0.82 0.53 1.20

4.测定方法精密度和重现性

称取ATCTL-MG试样,按3.3,3.4,3.5条溶解测定。对同一试样溶液和不同试样溶液各进行十一次测定,获得测定方法的精密度和重现性结果列于表5、6。

表5 测定方法的精密度单位:g/t

序号Pt Pd Rh

1 983 168 105

2 98

3 168 108

3 976 168 105

4 976 170 104

5 983 170 105

6 983 170 105

7 981 168 110

8 983 170 108

9 981 168 104

10 970 163 106

11 967 163 107

X(平均值) 978.7 167.8 106.1

S(标准偏差) 5.75 2.56 1.92

RSD/%(相对标准偏差) 0.59 1.52 1.81

置信限(α=0.01)979±5.5 168±2.5 106±1.8

表6 试样测定的重现性单位:g/t 序号Pt(g/t) Pd(g/t) Rh(g/t)

1 957 159 110

2 96

3 167 103

3 95

4 160 103

4 968 167 104

5 970 168 105

6 95

7 165 106

7 968 169 102

8 964 169 102

9 967 170 100

10 953 149 105

11 978 169 102

X(平均值) 963.5 164.7 103.6

S(标准偏差) 7.14 6.3 2.68

RSD/%(相对标准偏差) 0.74 3.82 2.55

置信限(α=0.01)964±6.8 165±6.0 104±2.6

5.测定结果比对

(1)对同一试样,在不同的实验室用不同的方法进行测定,结果十分吻合,说明本方法测定的结果是可靠的,数据列于表7。

表7 不同方法测定结果的比较单位:g/t 试样编号本法美国PGM公司提供结果氯化亚锡光度法Pt Pd Rh Pt Pd Rh Pt Pd Rh MAC117600 940 334 101 938 338 98 953 359 109 BAC1175080402 145 9.7 396 140 9.4 396 142 - BAC1175070 1240 304 145 1221 312 143 1249 336 149

MAC1177500 1236 323 155 1225 324 156 1247 306 154

(2)本法参与国际比对实验情况[13]:2000年8月,本实验室作为我国唯一的一家受邀请的单位参加了由美国Stillwater Mining Campany(简称SMC)公司组织的全球四十八家实验室参与的汽车催化剂中贵金属分析比对试验。参与的实验室来自于美国(10个)、法国(1个)、俄罗斯(1个)、加拿大(3个)、德国(3个)、比利时(1个)、挪威(1个)、乌克兰(1个)、英国(4个)和中国(1个)。组织者通过严格的控制程序将100 Kg三效废汽车催化剂制成125 μm以下的混合均匀的样品,取样编号后寄往受邀参与的实验室。其中26个实验室反馈了分析数据,组织者对数据进行处理后将情况反馈至各参与实验室。从反馈的情况来看,26个实验室中有17家采用了试金富集后ICP-AES或AAS进行测定。而采用光度法测定仅有我们一家。测定比对结果如下表。

表8国际比对实验结果单位:g/t 结果/% Pt Pd Rh

平均值(26家)0.07745 0.03246 0.01194

B087*(本法)0.0786 0.0307 0.0122

备注:B087为本实验室参与比对实验的代码。

从以上数据可以看出,我们用本法测出的结果与平均值十分接近,说明本方法测定的结果是可靠的,方法与国际先进水平相当。

6结论

本方法可用于新的和失效汽车尾气净化催化剂中铂、钯和铑三元素的测定。测定范围为Pt和Pd 0.002%~0.5%;Rh 0.002%~0.06%。方法加标回收率为:98.40%~102.67%(PtPd)、90.13%~101.33%(Rh)。方法测定结果准确,使用设备简单、国内普及率高且操作方便。方法经过了长期的实际应用检验,比较成熟完善,适合制定成国家标准分析方法。

参考文献

[1] R.Fernández-Ruiz,M.Furió, F.CabelloGalist,C Larese, M.LopezGranados,

R.Mariscal, and J.L.G.Fierro. Chemical Analysis of Used Three-Way Catalyst by Total Reflection X-ray Flourescence. Analytical Chemitry[J], 2001, 74(21): 4563~4569 [2] Frank M.Pennebaker and M.Bonner Denton, High-Precision, Simultanous Analysis of Pt,Pd,and Rh in Catalytic Converter Samples by Carius Tube Dissolution and Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy with Charge-Injection Device Detection. Applied Spectroscopy[J], 2001, 55(4): 504~509

[3] Wayne,D.M.Direct.determination of trace noble metals(palladium,platinum and rhodium) in automobile catalyst by glow dischange mass spectrometry. Journal of Analytical Atomic Spectrometry[J], 1997, 21(10): 1195~1202

[4] Lorna A.Simpson, Reddington Hearn and Tim Catterick. The development of a high accuracy method for the analysis of Pd, Pt, Rh in auto catalyst using a multi-collector ICP-MS Anal At Spectrometry [J], 2004, 19: 1244~1251

[5] Winchester M R , Hayes S M , Marcus R K .Determination of platinum and rhodium inγ-alumina catalysts by glow discharge atomization atomic absorption spectrometry Spectrochim Acta Part B[J] ,1991,46B(5):615~627

[6] E.S.Beary and P.J.Paulsen.Development of High-Accuracy ICP Mass Spectrometric Procedures for the Quantification of Pt, Pd, Rh, and Pb in Used Auto Catalyst. Anal Chem[J], 1995, 67(18): 3193~3201

[7] 李振亚,马媛,洪英等. 汽车尾气净化催化剂中Pt、Pd、Rh含量的测定. 贵金属[J], 2001, 22(2): 28~35

[8] 李云, 王丽琼, 曾庆轩等. 汽车尾气净化催化剂中钯含量的测定.化学研究与应用[J],2003, 15(5): 712~714

[9] 李天瑞, 李华. ICP-AES测定汽车废催化剂中的铂钯铑. 湖南冶金[J], 1996, 4: 55~57

[10] 魏笑峰, 詹瑛瑛,俞秀金等. FAAS测定汽车尾气催化剂中的铑. 福州大学学报(自然科学版)[J], 2007, 35(1):126~129

[11] 李振亚.载铂、钯、铑失效催化剂中铑的吸光光度法测定,贵金属[J],1995,16(1):43

[12] 李振亚,洪英,马媛.昆明贵金属研究所企业标准[S].QB/IPM-1999.

[13] Stillwater Mining company, SRM AC-99 Lot 1,2000

汽车尾气净化催化剂国内外发展分析

汽车尾气净化催化剂国内外发展分析 汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放减少污染的最有效手段。按照我国总体规划,到2010年我国汽车尾气排放控制与国际接轨,达到国际水平。 汽车尾气净化催化剂有多种,早期使用普通金属 Cu、Cr、Ni,催化活性差、起燃温度高、易中毒,后来用的贵金属Pt、Pd、Rh等作催化剂具有活性高、寿命长、净化效果好等优点,但由于贵金属价格昂贵,很难推广。 1 国外进展 Catalytic Solution公司(CSI)开发了用于控制汽车排放污染的新型陶瓷氧化物催化剂,这种混合相催化剂(MPC)使用的贵金属比常规汽车排放控制催化剂减少 50%~80%。MPC采用完全不同的设计途径制造,MPC含有几种贵金属和非贵金属氧化物的混合物,大多来自非贵金属的尖晶石和钙钛矿,贵金属和非贵金属组合在同一结构中。CSI从属于丰田和通用汽车公司,本田汽车公司已将CSI 技术应用于2002年款轿车车型中,通用汽车公司的GM汽车可望使用25万台以上。CSI还与福特汽车公司签约在福特汽车上试用该催化剂。除了汽车尾气排放催化剂外,CSI还投资2960万美元开发MPC催化剂用于控制燃气轮机的NOX排放污染。CIS公司开发的纳米大小氧化物汽车排放控制催化剂,用来替代贵金属具有较大的竞争性。 日本研制出一种新型催化材料,它不仅能提高催化能力,还能大大减少汽车废气转换器中贵金属的用量。一般汽车废气转换器的核心部件是上面有大量微孔的陶瓷,表面涂以粉状催化剂。含有钯、铂、铑等贵金属成分的催化剂,能够减少尾气中一氧化碳、氮氧化物等有毒物质的含量。但是由于转换器靠近发动机,高温会使催化剂颗粒结合在一起,减少催化材料总表面积,降低催化能力。 日本原子能研究所称,他们使用一种名为“钙钛矿”的物质作为催化剂,有效防止了颗粒结块现象。含有少量钯的新型催化剂,在发动机产生的废气中工作100多个小时后仍能保持较强的催化能力,且物质微粒没有结块。普通含钯的氧

汽车尾气的危害及净化处理技术

汽车尾气的危害及净化处理技术 摘要:现在社会汽车越来越多,而汽车尾气带来了各种危害环境和人身体健康的问题。面对这些问题,我们要关注对汽车尾气的处理,关注我们的环境,及时采取措施很好的处理汽车尾气问题,让我们可以与环境和谐相处,让我们可以生活得更美好。 关键词:汽车,尾气,污染,环境,治理 现代社会的今天,汽车成为不可缺少的一种交通工具,但同时汽车也是对我们环境和对人身体伤害最大的一种交通工具。而它的污染主要就是尾气。 尾气污染主要是指柴油、汽油等机动车燃料因含有添加剂和杂质,在不完全燃烧时,所排出的一些有害物质对环境及人体的污染和破坏。据研究表明,汽车排放物成分非常复杂,有一百种以上,其主要污染物包括:一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC),此外还有铅尘和烟尘等污染物。具体而言,汽车排放污染物的主要来源是: CO:矿物燃料燃烧后的一种副产物,通常是因空气不足或其他原因造成不完全燃烧时所产生的一种无色、无味气体。一般汽油机排放的一氧化碳比柴油机高。 CO2:矿物燃料燃烧后的一种副产物。是完全燃烧或CO在空气中氧化而来的。

HC:来自汽车燃油的不完全燃烧。 NOx:主要是NO和NO2的混合物,是空气中的N2和O在发动机燃烧室高温高压下反应的产物,压缩比越高,燃烧室的温度越高,生成量越大。 SOx(包括SO2):汽油和柴油中的硫在发动机燃烧室中氧化生成的产物。 Pb(铅):来自汽油中的四乙基铅。汽车用的汽油中,通常加有四乙(基)铅或四甲(基)铅做抗爆剂,这些铅的70%随尾气排入大气。 PM(颗粒物):颗粒物是由于进气不充分或燃烧温度过低造成燃烧不完全形成的。排气中颗粒有三个来源:(1)燃料液相燃烧不完全产生的碳烟颗粒;(2)润滑油燃烧产生的积炭颗粒;(3)燃料中硫生成的SO2、SO3和添加剂的钙生成的CaSO4颗粒。 VCO(易挥发有机化合物):蒸发性气体,是许多不同种类的烃类构成的混合物,来自汽车燃油箱的汽油蒸发。 而这么多污染物中,其中co和铅是对人体伤害最大的两种物质。 而在这点上,农村居民,一般从空气中吸入体内的铅量每天约为一微克;城市居民,尤其是街道两旁的居民会大大超过农村居民。锡进入人体后,主要分布于肝、肾、脾、胆、脑中,以肝、肾中的浓高。几周后,铅由以上组织转移到骨骼,以不溶性磷酸铅形式沉积下来。人体内约90%~95%的铅积存于骨骼中,只有少量铅存在于肝、脾等脏器中。骨中的铅一般较稳定,当食物中缺钙或有感染、外伤、饮酒、服用酸碱类药物而破坏了酸碱平衡时,铅便由骨中转移到血液,引中

汽车尾气净化催化剂

催化科学与技术的里程碑-尾气净化催化剂 陈耀强 四川大学催化材料研究所 汽车尾气的污染 随着经济的发展,汽车产量迅速增长,2013年全球汽车产量达到8280万辆,预计将在2021年突破1亿辆。我国2013年的汽车产量为2212万辆,已连续五年蝉联全球第一。2013全国汽车保有量1.37亿辆车辆从2003年到2013年10年间,我国汽车保有量增长迅速,从2400万辆增长到1.37亿辆,年均增加1100多万辆。在今后相当长的时期内,我国汽车社会发展仍将保持强劲势头。 随着汽车保有量的不断增加,汽车尾气污染物的排放量不断增加。2012年,全国机动车排放污染物4612.1万吨,其中,氮氧化物(NOx)640.0万吨,颗粒物(PM)62.2万吨,碳氢化合物(HC)438.2万吨,一氧化碳(CO)3471.7万吨。汽车尾气污染物的危害不仅体现在排放量大,更重要的体现在尾气污染物的特征和排放部位上。以PM2.5为例说明汽车污染物的特征。PM2.5的危害取决于三个方面:(1)尺寸越小危害越大,(2)化学组成的毒性越大危害越大,(3)数量越大危害越大。 PM2.5的主要来源为汽车,工业排放(以燃煤为主)和扬尘。扬尘的颗粒较大,主要为氧化硅等无机物,有机组分最少,危害小,防控容易。 燃煤和汽车的PM2.5均含有高致癌的多环芳烃(PAHs)及其他有机组分,但燃煤的PM2.5所占比例没有汽车高,颗粒较大,质量比汽车大,但数量远没有汽车的PM2.5多,燃煤和其他工业排放的PM2.5也属于重点控制对象。 汽车尾气的PM2.5的特征为:(1)汽车的PM2.5的粒度为0.04-0.3μm(柴油车0.3μm,汽油车0.1μm ,摩托车0.04μm),可在人体的任何地方造成危害。(2)化学组成的毒性大,含有16种多环芳烃(图4)等高致癌物质和致病物质。(3)数量极大,目前排放PM2.5最少的压缩天然气车每公里排放6000亿个PM2.5,PM2.5的危害是以数量而不是以质量。(4)基本上不沉降,长期累积。汽车尾气的排放部位离地面仅30-50cm左右,在人的呼吸带内,人体吸进去的是未经稀释的高浓度污染物,是一类极其特殊的污染物排放。而其他的污染源(如离城市20公里燃煤电厂)排放经过空间稀释后浓度已降到原始浓度的数万分之一,这是汽车尾气污染危害远大于其他类型的污染的关键所在,对呼吸系统,心,脑血管,神经系统和眼睛造成巨大危害。

汽车尾气催化剂

.. . … 汽车尾气净化催化剂 环境问题是一个全球问题,要靠全世界每一个人的努力来解决。随着世界经济、科技的不断发展和社会文明的不断进步,人们的物质需求也在一天天增长。汽车是现代社会最普及的交通工具,特别是近年来私家车越来越多,带来了很多问题,其中环境问题是不容忽视的。汽车的使用对环境的污染主要有噪音污染和尾气排放造成的空气污染。在我国,汽车尾气净化是解决尾气排放污染的最有效方法。汽车排放的污染物主要来源于燃机,其有害成分包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CH)、氮氧化合物(NOx)、硫氢化合物和臭氧等,其中CO、HC及NOx是汽车污染控制的主要大气污染成分。HC是在局部缺氧或低温条件下烃不完全燃烧而产生,NOx是火花塞点火瞬间高温高压下空气中的N2、O2反应的产物。汽车尾气对人类的健康危害很大,治理汽车排放污染,已成为一项刻不容缓的任务。 一、汽车尾气净化催化剂简介 1.1汽车尾气净化 国外早在20世纪60年代中期对汽车污染控制技术已经进行了研究开发,目前己达到实用阶段。研究表明,通过改善催化剂及其载体的性能和生产工艺,改善汽车燃机燃烧技术及三效催化剂排气系统的处理可净化这些有害气体。汽车尾气污染控制可以分为机和机外两种技术。机净化主要是提高燃油质量和改善燃料在发动机中的燃烧条件,尽可能减少污染物的生成;机外净化的主要方式是安装催化净化器,对有害气体进行处理是机外尾气净化最有效的方

法,催化剂又是净化效果的关键。因此开发实用高效的汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放的最佳措施之一。 汽车尾气催化净化的目的就是将有害的CO和HC氧化为CO2和H2O,将NOx还原成N2。由于汽车尾气的化学成分很复杂,其转化率除和催化剂的活性有关外,还和反应气是氧化气还是还原气有关,因此催化剂在功能上分为氧化型和还原型两部分。氧化型催化剂主要催化CO和HC的氧化反应,有关反应如下: 2CO+O2→ 2CO2 ……① 4HC+5 O2→4 CO2+2H2O ……② 2NO+2CO →2CO2+N2 ……③ HC+NO2→ CO2+H2O ……④ HC+CO→ N2+CO2+H2O ……⑤ 3NO+2NH2→ 2N2+3H2O ……⑥ 2NH2→ N2+3H2O ……⑦ 还原型催化剂主要催化NOx的还原反应: 2NO+CO →N2+CO2 ……⑧ 2NO+H2→ N2+2H2O ……⑨ 2NO+HC→ N2+H2O+CO2 ……⑩ NO和H2反应除生成无毒的N2和H2O外,尚有所不希望发生的副反应:

柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试实验报告(DOC)

广州大学化学化工学院 本科学生综合性、设计性实验报告实验课程化学工程与工艺专业实验 实验项目化学工程与工艺专业实验 专业精细化工 班级08精工 学号0813020060 姓名赖家雄 指导教师及职称梁红教授 开课学期2011 至2012 学年第一学期 时间2011 年11 月20 日

柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试化学化工学院 08精工 0813020060 赖家雄 摘要:本实验通过小组设计方案,制备柴油车尾气净化催化剂及其表征和性能进行测试。目的是掌握柴油车尾气处理净化催化剂的制备方法,并了解催化剂的制备过程中影响催化剂性能的各种因素;了解催化剂活性测试方法和仪器的构成和使用方法;学会用X-射线衍射仪(XRD)测定催化剂的晶相结构。学会用FT-IR测定催化剂的结构。预习实验报告了解了柴油车尾气的危害,同时了解沉淀法制备催化剂的主要方法,以氧化铝为载体进行制备。 关键词: 柴油车尾气; 危害;催化剂制备方法; 温度:数据处理 柴油车排放的污染物主要是颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx),还有少量的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、挥发性烃类有机化合物(VOC)。柴油车排放的污染物和汽油车相比较,汽油车排气中的CO、HC和VOC比较多,柴油车排气中的PM比较多,近年来因机动车所造成的污染日趋严重,对机动车尾气进行治理具有重要意义。综合目前柴油车尾气的处理方法,采用催化燃烧的方法除去颗粒物是目前实现柴油车颗粒物排放控制最为有效和简单的方法,其中催化剂的选择是最为关键的因素。 实验内容 一、实验目的 本实验拟以金属氧化物为活性组分,三氧化二铝(Al 2O 3 )为载体制备柴油车尾气 净化催化剂,并了解催化剂制备过程中各种因素对催化剂活性的影响,拟达到如下目的: 1.初步了解和掌握催化剂产品开发的研究思路和实验研究方法; 2.学会独立进行实验方案的设计,组织与实施; 3.了解和掌握催化剂的各种制备方法,催化剂活性评价方法及数据处理的方法; 4.了解催化剂比表面积(BET),X射线粉末衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)等

催化剂在处理汽车尾气中的应用

稀土催化剂在处理汽车尾气中的应用 通过《绿色化学》这门课程的学习,我对绿色化学有了更为全面的认识。绿色化学涉及生活、生产的方方面面。各国政府及科研机构都对绿色化学高度重视,发展好绿色化学,将对人类未来的生活环境和生活水平产生至关重要的影响。 “绿色化学”由美国化学会(ACS )提出,目前得到世界广泛的响应。其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染;反应物的原子全部转化为期望的最终产物。简单的说就是提高原子利用率,防止污染。在防止污染方面,以汽车尾气为例,就是将有毒的CO 、NO x 转化成无毒的CO 2、N 2。 随着交通运输也的发展,汽车尾气已经成为当今世界环境的一个大污染源。 安装催化净化转化器是降低汽车尾气对环境污染的有效方法。用于汽车尾气净化的粗化剂种类较多,期中贵金属(Pt,Pd,Rh)虽然活性高、净化效果好,但价格昂贵。含稀土的催化剂价格低,化学和热稳定性好,活性也较高,尤其抗中毒、寿命长,是一种很有使用价值和发展前景的汽车尾气净化催化剂。 尾气排放 燃油机动车的气态排放物主要由CO 、NO x 和碳氢化合物(HC)组成,有些还含有铅,磷,硫等有毒物质。 含铅汽油经燃烧后,85%左右的铅排入大气中造成铅污染。半个多世纪以来,通过汽车燃烧排入大气中的铅已达数百万吨,成为一种公认的全球性污染。铅对人体的许多器官和系统都会带来不良影响,表现为智力下降、肾损伤、不育症以及高血压等。 危害: CO 对人的神经系统有严重的破坏作用,组织人体血红蛋白向人体组织输送氧气,引起慢性中毒。HC 中含有多种致癌物质。NO x 可能导致呼吸困难、呼吸道感染和哮喘等症。在太阳光的作用下,NO 2分解产生的O 和O 2生成O 3,还进一步与烃类反应形成光化学二次污染,对人类健康造成更大的伤害,同时,NO x 还是形成酸雨和引起气候变化的主要原因。 催化净化器的原理是利用催化剂表面发生的氧化和还原反应,将排气中的CO 和HC 等有害物质氧化为CO 2和H 2O ,将NO x 还原成N 2。 (1)氧化反应 (2)还原反应 稀土在尾气净化催化剂中的作用 通常稀土是以氧化物(CeO 2、Y 2O 3等)的形式加入催化剂中,在保证催化剂活性不变的前提下,可以大幅度减少贵金属的用量,并改善催化剂的性能。 主要作用有4个方面: 1)提高催化剂载体的性能 通常所有的催化剂载体表面有氧化铝涂层,可以提高载体的表面积,有利于催化剂活性成分的分散,以此提高催化剂的活性和寿命。而氧化铝在高温下容易向无活性相转变。加入稀土元素(La 或Y)可使其耐热性能得到明显改善,抑制相2222CO O CO →+O H CO O HC 2222454+→+22222N CO CO NO +→+O H CO N NO HC 222245104++→+O H N NH NO 2236546+→+22332H N NH +→O H N H NO 222222+→+222/1xCO N xCO NO x +→+222H CO O H CO +→+

汽车尾气催化剂原理构造

汽车尾气催化剂原理构造 2016-04-19 12:24来源:内江洛伯尔材料科技有限公司作者:研发部 汽车尾气催化剂构造图 国外早在20世纪60年代中期对汽车污染控制技术已经进行了研究开发,目前己达到实用阶段。研究表明,通过改善催化剂及其载体的性能和生产工艺,改善汽车内燃机燃烧技术及三效催化剂排气系统的处理可净化这些有害气体。汽车尾气污染控制可以分为机内和机外两种技术。机内净化主要是提高燃油质量和改善燃料在发动机中的燃烧条件,尽可能减少污染物的生成;机外净化的主要方式是安装催化净化器,对有害气体进行处理是机外尾气净化最有效的方法,催化剂又是净化效果的关键。因此开发实用高效的汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放的最佳措施之一。 汽车尾气催化净化的目的就是将有害的CO和HC氧化为CO2和H2O,将NOx 还原成N2。由于汽车尾气的化学成分很复杂,其转化率除和催化剂的活性有关外,还和反应气是氧化气还是还原气有关,因此催化剂在功能上分为氧化型和还原型两部分。氧化型催化剂主要催化CO和HC的氧化反应,有关反应如下: 2CO+O2→2CO2 4HC+5O2→4CO2+2H2O 2NO+2CO→2CO2+N2 HC+NO2→CO2+H2O HC+CO→N2+CO2+H2O 3NO+2NH3→2N2+3H2O 2NH3→N2+3H2O

还原型催化剂主要催化NOx的还原反应: 2NO+CO→N2+CO2 2NO+H2→N2+2H2O 2NO+HC→N2+H2O+CO2 NO和H2反应除生成无毒的N2和H2O外,尚有所不希望发生的副反应: 2NO+5H2→2NH3+H2O 2NO+H2→N2O+2H2O 因两种反应要求的化学环境不同,故早期的催化剂将两者分立。后来由于发动机的改进,实现了可使两种功能兼容的化学环境;由于催化剂制备技术的改进,使氧化与还原两种活性中心共存于同一个催化剂上,最终出现了三效催化剂 TWC(three-waycatalyst)。目前最常用的催化器是使用蜂窝型催化(honeycombcatalyst),载体是陶瓷蜂窝体,其外附载有高比表面积的氧化铝涂层,其上再浸渍活性组分。所以,汽车尾气净化催化剂主要由载体、涂层及活性物质三部分组成。

汽车尾气处理文献综述

文献综述 空气污染特别是由于汽车尾气中有害污染物的大量排放所带来的大气污染问题,随着汽车保有量的不断增加而日趋严重。包括机内净化和机外净化的各种净化方法都得到了广泛的研究。近年来,使用高压放电治理各种有害气体在国内都得到了充分的重视。高压脉冲电源是释放出高压电以电离出汽车尾气中颗粒物处理市场化的关键设备之一。 电容储能是研究比较早、应用比较多的脉冲电源形式,其技术至今已经相对比较成熟。电感储能与电容储能出现的时间相当,但是电感储能是动态储能,实现的技术相对复杂,因此其应用较电容储能偏少。但随着电力电子技术及半导体工业的飞速发展,固态开关的耐压等级和通流能力获得了极大的提高,使其有可能运用到高压脉冲技术中去。而如加速器、雷达发射机、高功率微波和污染控制等领域的高压脉冲技术对高重复频率固体开关的运用需求,也促使人们对固体开关技术在脉冲功率领域中的应用进行了大量的研究。国内有关电感储能功率脉冲技术的研究明显增多,其储能密度高的优势逐渐显现。 在高功率脉冲电源领域,尤其是电感储能功率脉冲电源,世界各国都任处于积极研究之中,也是快速发展的时期。 在此次项目实验中我们小组也采取了高压电路电离的方法,将尾气中带电颗粒物电离出来。高压电路主要技术通过汽车电瓶输出的直流电用电路转换成交流电,然后通过变压器升压成高压交流电,再通过稳压电路输出稳定的高压接在铁丝网上。 汽车尾气的处理除了高压电外还有通过加速或者增添一些化学反应,使尾气中有害物质能通过一系列有机化学反应转换成无害的无机物排入空气中。对这些反应的研究主要集中在催化净化转化器上。而催化剂又是催化净化效果的关键。因此,开发高效实用的催化剂是控制汽车尾气排放至关重要的一环。 20世纪70年代初,汽车尾气催化净化器多为氧化型,使用铂、钯或两者混合的催化剂来提高尾气中HC、CO同O2反应的速度,降低HC、CO的排放量。但随着大气中NOx含量的的增加,人们要求同时净化汽车尾气中的HC、CO、NOx。后来就出现了两段净化法,又称氧化-还原法。随后又于1977年开始采用含有Pt、Pd、Rh三效催化剂并能同时降低HC、CO、NOx的无害三效催化净化器。 目前,国内外汽车尾气净化催化剂多为能够同时催化转化HC、CO与NOx的固体三效催化剂。和许多工业固体催化剂一样,汽车尾气净化催化剂主要由活性组分、载体与助剂3部分组成。汽车用三效催化剂的活性组分主要分为贵金属型、非贵金属型与稀土型。贵金属型的活性组分主要由Pt、Pd和Rh组成。Rh是加速NOx还原的活性组分,虽然Pt和Pd同时对HC、CO、NOx的转化起催化作用,但是对NOx的还原能力低于含Rh催化剂。在3种贵金属中,Pd的价格远低于Pt 和Rh,而且Pd资源较Pt、Rh丰富,其耐热性好,使用Pd催化剂有利于降低成本,提高催化剂的使用寿命。因此,单Pd催化剂便成为三效催化剂发展的一个重要方向。如Kim D H[4,5]等人用溶胶法制备一种以钒与锆为助剂的单钯催化剂,其中n(V)/(Zr)=0.36,Pd、V、Zr的质量分数分别为1%、2%与10%。所得的单钯催化剂具有很高的低温活性、热稳定性与抗SO2毒性,这主要是由于催化剂中V与Zr形成的V)O)Zr键,具有一定的协同作用,这些Zr)O)X键(X为V或Al)与催化剂中的C-Al2O3形成了无定形四面体的配位结构:(M)O)3VO,使Pd在催化剂表面获得很好的分散性。即使是在1 000e以上的高温,由于这种配位键作用,

几种新型的汽车尾气净化催化剂.

2005年第10期广东化工51 几种新型的汽车尾气净化催化剂 黎展毅,颜幼平,蔡河山 (广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州510090) [摘要]本文主要针对汽车尾气所造成的环境污染问题的必要性和迫切性。,、研究情况以及多种条件下的最佳反应。 [关键词]汽车尾气;;indsofAutomobileExhaustCatalysts LiZhanyi,YanYouping,CaiHeshan (EnvironmentalScienceandEngineeringInstitute,GuangdongUniversityof Technology,Guangzhou510090,China) Abstract:Pollutionfromautomobileexhaustisadifficultproblem.Theexploitationandapplic ationofthenewkindsofcatalystsinautomobileexhaustwerenecessaryandinstant.Thispaperi ntroducedthreekindsofcatalystsinau2tomobileexhaustandthecharacteristics,catalyticprinc iples,thedevelopmentandthebestreactionsunderdifferentconditionsofeachother. Keywords:automobileexhaust;catalysts;catalyse 随着我国国民经济的迅速增长,交通运输业也得到了迅猛的发展,其中最明显的是道路汽车数量的日益增多。随之而来的汽车尾气问题也日益受到了人们的关注。 汽车尾气中所含的一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)和颗粒物质(如碳粒等)大量排放至空气中可导致酸雨和化学烟雾。其中在人口超百万的大城市中,NOx污染尤为突出,部分主要交通干道的NOx和CO已严重超标。汽车尾气的排放已构成了空气的严重污染,对人体的健康造成了潜在的危害[1,2]。我国的第一个汽车尾气排放标准GB3842-7-83自1984年4月1日起实施。近几年,随着人们对环境保护的日益重视以及中国加入世界贸易组织(WTO),我国对汽车尾气的排放要求也日渐提高。在分析了美国、日本和欧盟等国家地区的汽车尾气排放标准后,认为欧盟标准较为适合我国的实际情况,并于1993~2000年间出台了一系列的排放标准,后修订为GB18352.1-2000我国第一阶段实施的排放标准(相当于欧1标准),于2004年1月1日起开始实施GB18352.2-2000(欧2标准),实现2010年逐步接近或与国际接轨[3]。故此,研究如何控制和治理众多汽车尾气也成为一个相当迫切的课题。 当前,虽然贵金属催化剂的研究较为成熟,应用也较为普遍,但由于贵金属的储藏量少,价格昂贵,使贵金属催化剂。90年代初,应用于机动车尾

汽车尾气催化剂的研究进展

汽车尾气净化催化剂及载体的研究进展 3 赵秋伶,徐小健,蔡秀琴 (渭南师范学院化学化工系,陕西 渭南 714000) 摘 要:汽车尾气是大气污染的主要来源之一,汽车尾气净化器催化是控制汽车污染的重要手段。因此本文综述了汽车尾气 净化催化剂及其载体的研究进展,包括催化剂及其载体的分类及研究进展。并对金属型催化剂及稀土复合型催化剂进行了优缺点的比较,提出了汽车尾气净化催化剂的研究发展方向。 关键词:汽车尾气;机外净化;尾气净化;三效催化剂;催化剂载体;颗粒型催化剂;蜂窝型催化剂 Research Progress on Ca t a lysts and Ca t a lyst Substra te for Pur i fy i n g Auto m ob ile Exhaust 3 ZHAO Q iu -ling,XU X iao -jian,CA I X iu -qin (Depart m ent of Che m istry and Che m ical Engineering,W einan Teachers University,ShanxiW einan 714000,China )Abstract:Aut omobile exhaust is one of the main s ources of the air polluti on .The catalytic purificati on by the purif 2ying agents of aut omobile end -gas is one of the i m portant methods of reducing the aut omobile polluti on .Pr ogress of cata 2lysts f or purifying aut o e m issi on and its supporterswere summarized and devel opmental directi on for purificati on of aut o ex 2haust was als o illustrated .And rare earth metal compound catalyst and a catalyst of the comparative advantages and disad 2vantages .And aut omobile exhaust gas purificati on catalyst of devel opment . Key words:aut omobile exhaust;purificati on of end -gas;catalytic agent;three -way catalyst;catalyst substrate;catalyst particles;honeycomb -type catalyst 3 基金项目:渭南师范学院专项科研基金项目(06YKZ013、06YKZ015)。 随着社会经济和城市进程的快速发展,人民群众生活水平不断提高。城市居民经济、文化生活更加繁荣。人们对出行方便、快捷和舒适的要求也越来越高。私家车也不断增多,汽车作为一种现代化的交通工具正在进入家庭。汽车尾气的污染问题也成为当前社会急需解决的问题。现在常用的净化技术主要分为机内净化与机外净化两大类。 机内净化[1]是通过改进汽车内燃机结构和燃烧状况来实现的。如改进化油器,点火系统及燃烧系统,用电子方式控制汽油喷射;加快科研成果推广,提高清洁无污染燃料的普及率。机内净化技术只能减少有害气体的生成量。为了使汽车尾气排放达到更加严格的排放标准,就需要在汽车尾气排放到大气之前,利用催化转化装置将其转化为无害气体。机外净化的研究主要集中在催化净化上,而催化剂又是净化效果的关键。所以科学家将催化剂的改良及载体的选择作为研究重点。本文主要介绍了机外净化的有关催化剂及其载体的有关内容。 1 汽车尾气净化催化剂的种类 1.1 氧化催化剂(“两效”催化剂)和“三效”催化剂(T W C) (1)氧化催化剂:作为第一代催化剂,国外是Pt 、Pd 氧化型 催化剂。但此类的催化剂只能控制一氧化碳和碳氢化合物的排放量,因此称其为“两效”催化剂。但其只适用于早期的达标排污的汽车。从上个世纪80年代起,美国联邦政府提高了车辆 NO X 的排放标准,使此类催化剂不能达到标准而慢慢被淘汰。 也促进了新型催化剂的产生和发展。 (2)“三效”催化剂:作为目前汽车尾气净化的主流技术,它的发展经过了三个阶段。由于对NO X 的排放的标准提高了,所以应运而生了Pt 、Rh 催化剂,该催化剂可以同时净化一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物,故称为“三效”催化剂。这是“三效”催化剂的研究的第一阶段。但此催化剂需要大量的Pt 、Rh 等贵金属;价格昂贵又容易受铅中毒。因此不适合使用含铅汽油的汽车使用。第二阶段:用Pd 来部分替代Pt 、Rh,以降低催化剂的成本。制备以Pt 、Rh 、Pd 为主体的“三效”催化剂。第三阶段:全钯催化剂[2]。Pd 比Pt 、Rh 资源丰富,价格便宜且耐热性能好。 但在实际应用中,“三效”催化剂仍有一些问题需要解决。如:空燃比匹配对催化剂催化特性的影响,催化剂失活等。 1.2 贵金属型催化剂、非贵金属型催化剂、贵金属与 稀土复合型催化剂 根据所使用的主催化组分不同,可把催化剂分为三类:贵金属型催化剂、非贵金属型催化剂、贵金属与稀土复合型催化剂。

汽车尾气处理(小论文)

汽车尾气处理(小论文) F1115002 5111509040 周于聪【摘要】汽车尾气是大气污染的主要来源之一,而尾气的催化转化是目前处理尾气污染的主要手段。本文简述了尾气的主要污染物及其危害,尾气催化转化的主要过程及其反应方程式,并通过简要计算证明其可行性和温度等相关数据,简单介绍了目前比较广泛使用的催化剂及其今后的一些发展方向。 【关键词】汽车尾气、催化转化,催化剂,尾气处理反应式,尾气处理温度 【引言】随着现代社会的不断发展,人们的生活水平的不断提升,汽车的购买量和使用量快速增长,与之而来的汽车尾气污染问题也愈来愈严重,寻找高效可行的尾气处理技术变得越来越急切。 一、汽车尾气中的主要污染物及其危害 汽车尾气中含有因不完全燃烧产生的碳氢化合物(HC),一氧化碳(CO),氮氧化物(NO X)以及少量的二氧化硫(SO2)和铅化合物等,这些有害物质直接排放对人体及环境会造成严重的后果。 一氧化碳(CO)与人体中的血红蛋白(H b)的亲和力明显高于氧气(O2),一旦人体 吸入较大量的CO,因发生如下反应:H b O2+CO?H b CO+O2,导致人体缺氧,危及生命。 碳氢化合物(HC)本身即具有致癌作用,且会强烈刺激眼睛和呼吸道,在空气中易与氮氧化物(NO X)在太阳光下产生光化学烟雾,造成大气污染,严重时甚至可以使人麻痹中毒。 氮氧化物(NO X)主要是NO和NO2,其中高浓度的NO能引起中枢神经瘫痪及痉挛, NO2能引起人体中毒,易是酸雨的主要成因之一。

倘若汽车尾气不及时有效的处理其严重生态影响和社会影响不堪设想,甚至会阻碍社会的进一步发展。 二、我国汽车尾气的排放现状 据最新的环境保护部报告显示[1]:2009年,全国机动车排放污染物5143.3万吨,其中一氧化碳(CO)4018.8万吨,碳氢化合物(HC)482.2万吨,氮氧化物(NOx)583.3万吨,颗粒物(PM)59.0万吨。汽车是机动车污染物总量的主要贡献者,其排放的CO和HC超过70%,NOx和PM超过90%。 由以上数据可见,汽车尾气处理压力巨大且十分重要,更高效的处理技术将是今后研究的一大方向。 三、汽车尾气的催化转化(三效催化剂为例) 1、三效催化剂的基本原理 通过催化剂的作用,把CO、HC、NO X 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)。 2、三效催化剂的主要反应方程式 CO、HC氧化反应: 2CO+O2=2CO2 2H2+O2=2H2O HC+O2→CO2+ H2 NO的反应: 2CO+2NO=2CO2 +N2 HC+NO→CO2 +N2 2H2 +2NO=2H2O +N2 水蒸气重整反应: HC+H2O→CO +H2 水煤气转换反应: CO+H2O=CO2+H2

汽车尾气催化剂的进展

汽车尾气催化剂的进展 【摘要】:汽车排放的尾气中含有大量的N0x、HC及CO,对人体危害很大,而高效汽车尾气净化催化剂是实现车外净化、解决这一问题的关键。本文综述了目前国际上催化消除汽车尾气催化剂的研究现状,分析了三效贵金属催化剂、钙钛矿氧化物催化剂、分子筛催化剂等各自的优势和存在的问题。对催化消除机理作了简单的概述,最后对汽车尾气净化催化剂的发展方向提出了展望。 【关键词】汽车尾气;催化剂;净化;贵金属,钙钛型催化剂 1、前言 随着经济社会的进步,我国汽车工业得到了快速发展,汽车尾气造成的环境污染也日益严重.城市汽车尾气污染已成为城市大气不断恶化的主要污染源头。有效治理城市汽车尾气污染,是环境保护专业和汽车业面临的一项紧迫任务。由于全球汽车销量的不断增加,汽车尾气排放造成的大气污染问题受到了人们的更大关注。因此,研究开发催化汽车尾气催化剂便成为汽车尾气催化剂科研的一个主要热点和可行方向。 2、复合型催化剂 2.1、钙铁矿型氧化物(ABO3) 为了降低成本,作为贵金属的替代物,近年来,钙铁矿型氧化物(AB03)在汽车尾气净化方面发挥了越来越重要的作用。钙钛矿结构催化剂的分子式为ABO3.A位通常是La系元素和K,Rb,Sr,Pb等半径0.90-1.65埃的金属离子,B位是过渡金属Ni,Co,Mn,Cr,Cu,Fe,Ti等。AB03的重要性质在于:钙钛矿型氧化物(ABO3)能在维持其基本晶体结构的同时,具有可变价的阳离子和颇多的氧空位,其他体系是难以相比的。由基本结构派生出不同构架的可能性,A和B位阳离子的可替代性使我们可对催化剂的性能进行修整,设计新材料。ABO3作为一种原型体系汇聚了催化领域的众多学科,B位过渡元素离子的活性和选择性是催化研究的主题。Ru、Rh和Pt在B位上的部分替代提高和稳定了ABO3的活性,增强了抗毒性;另一方面,Ru的易挥发性,Rh的氧化扩散,Pt颗粒高温下长大,都由于它们进入了ABO3结构中而被抑制。选择B位上的阳离子和组成比,使之有适当对称能级的轨道,对提高还原N0x 的选择性和三效催化剂的功能尤为重要。1972年Wiswanathen对钙铁矿型氧化物作过系统的评述,其中对LaCo0,的初步检验表明,N0x的高转化率可在C0高浓度时达到,CO和HCx 的高转化率可在C0低浓度时达到。 虽然钙钛矿型氧化物ABO3近来在尾气消除方面得到了很大的发展,但总体来说,这类

汽车尾气催化剂

汽车尾气净化催化剂 环境问题是一个全球问题,要靠全世界每一个人的努力来解决。随着世界经济、科技的不断发展和社会文明的不断进步,人们的物质需求也在一天天增长。汽车是现代社会最普及的交通工具,特别是近年来私家车越来越多,带来了很多问题,其中环境问题是不容忽视的。汽车的使用对环境的污染主要有噪音污染和尾气排放造成的空气污染。在我国,汽车尾气净化是解决尾气排放污染的最有效方法。汽车排放的污染物主要来源于内燃机,其有害成分包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CH)、氮氧化合物(NOx)、硫氢化合物和臭氧等,其中CO、HC及NOx是汽车污染控制的主要大气污染成分。HC是在局部缺氧或低温条件下烃不完全燃烧而产生,NOx是火花塞点火瞬间高温高压下空气中的N2、O2反应的产物。汽车尾气对人类的健康危害很大,治理汽车排放污染,已成为一项刻不容缓的任务。 一、汽车尾气净化催化剂简介 1.1汽车尾气净化 国外早在20世纪60年代中期对汽车污染控制技术已经进行了研究开发,目前己达到实用阶段。研究表明,通过改善催化剂及其载体的性能和生产工艺,改善汽车内燃机燃烧技术及三效催化剂排气系统的处理可净化这些有害气体。汽车尾气污染控制可以分为机内和机外两种技术。机内净化主要是提高燃油质量和改善燃料在发动机中的燃烧条件,尽可能减少污染物的生成;机外净化的主要方式是安装催化净化器,对有害气体进行处理是机外尾气净化最有效的方法,催化剂又是净化效果的关键。因此开发实用高效的汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放的最佳措施之一。 汽车尾气催化净化的目的就是将有害的CO和HC氧化为CO2和H2O,将NOx还原成N2。由于汽车尾气的化学成分很复杂,其转化率除和催化剂的活性有关外,还和反应气是氧化气还是还原气有关,因此催化剂在功能上分为氧化

汽车尾气催化剂市场需求分析

内容摘要 中国入世以来,汽车爆发性的增长,汽车零部件业也实现了持续、快速增长。据保守预测(估算),仅2012年产销双双突破1900万辆,中国整车需求的增长势必激发汽车其他产业的快速增长。虽然零部件市场潜力很大,但市场竞争越来越严峻。汽车整车企业根据市场竞争的要求,为提高品牌系列整车的价格、质量等整体竞争力,需要选择成本更低、品质更好、响应速度快和服务更优的汽车零部件企业供货。 近两年,公司(裕丰昌达汽车部件有限公司)未能开展其他关于汽车的业务,加上行业竞争对手实力强大,公司的市场份额受到挤压,所以决定在保持原有市场份额的基础上进军汽车环保市场来满足汽车市场不断变化的需求。 本文在营销理论的指导下,对汽车尾气催化剂做了市场分析,通过有目的地、有系统地搜集、记录、整理有关市场信息,了解汽车尾气催化剂市场需求现状,为公司进军该市场的可行性提供参考和借鉴。 关键词:汽车环保汽车尾气市场需求分析

裕峰昌达汽车部件有限公司汽车尾气 催化剂市场需求分析 一、导论 在全球生态环境不断恶化的今天,环保已经成为一个热门词。随着乘用车队伍的不断壮大,空气质量成了人们日益关注的问题。在各省市的环保局网站上,每日空气质量报告都在显著位置被及时公布。当今各地的节能减排攻坚战进行得如火如荼。所以选择一个质量较好、性能稳定、寿命较长的催化器就显得尤为重要。 裕丰昌达汽车部件有限公司是上海同业煤化集团有限公司的子公司,是山西省大同市大型零部件生产企业,公司现供车型为 Lavida 朗逸,UC 明锐,桑塔纳等。裕丰昌达汽车部件有限公司在为大同齿轮厂等企业配套过程中,获得了先进的技术支持,取得了丰厚的利润回报和较高的市场赞誉,公司近几年,业务量平稳发展,2012年销售收入达到1亿左右。零部件市场潜力很大,但市场竞争越来越严峻,公司决定在保持原有市场份额的基础上进军汽车环保市场,生产汽车尾气催化剂来满足汽车市场不断变化的需求。 二、裕丰昌达汽车部件有限公司相关简介 (一)公司简介 大同市裕峰昌达汽车部件有限公司成立于2001年初,注册资金4000万元,其中上海同业投资发展有限公司控股97.5%,自然人股东王大板出资2.5%。企业主要经营范围为汽车零部件加工销售,公司设立的主旨是打造精品,奉献社会,为中国重汽集团配套生产各种一流汽车零部件,诚信服务、精诚合作,最终发展成为为国内外机械动力集团打造国际一流的汽车传动装置生产基地。 (二)现阶段开发产品简介 目前公司正在致力于汽车尾气催化剂项目的开发和试产阶段。汽车尾气催化剂,是一种汽车尾气净化装置。一般安装位置在发动机排气气管出来后。外型看一般有椭圆、圆形两种,是一种新型的汽车环保产品。这种产品是为了消除汽车尾气中这些有

大型柴油车尾气净化SCR脱硝催化剂生产项目可行性研究报告

大型柴油车尾气净化SCR脱硝催化剂生产项目可行性研究报告 XXX有限公司 大型柴油车尾气净化SCR脱硝催化剂生产项目 可行性研究报告 编制单位:北京中投信德国际信息咨询有限公司 编制时间:https://www.360docs.net/doc/ca6015541.html, 高级工程师:高建

目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目负责人 (1) 1.1.6项目投资规模 (1) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (2) 1.1.9项目建设期限 (2) 1.1.10项目目前进展情况 (3) 1.2项目承建单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (3) 1.5研究范围 (4) 1.6主要经济技术指标 (4) 1.7综合评价 (5) 第二章项目背景及必要性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (8) 2.3.1顺应我国“十二五”战略性产业快速发展的需要 (8) 2.3.2顺应我国柴油汽车产业快速发展的需要 (9) 2.3.3推动大型柴油车尾气净化SCR脱硝催化剂产业发展进程的需要 (10) 2.3.4满足市场需求、促进企业长足发展的需要 (10) 2.3.5增加就业带动相关产业链发展的需要 (11) 2.3.6促进项目建设地经济发展进程的的需要 (11) 2.4项目可行性分析 (12) 2.4.1政策可行性 (12) 2.4.2市场可行性 (13) 2.4.3技术可行性 (13) 2.4.4管理可行性 (14) 2.5分析结论 (14)

汽车尾气净化催化剂

汽车尾气净化催化剂的发展 再生10 骆思彬 200910703113 摘要:随着汽车尾气污染的日益严重,尾气净化成为时势所趋。合成具有大比表面积、较好热稳定性和储氧性能的物质,并以其为载体制备汽车尾气净化催化剂,为新型汽车尾气净化催化剂的开发奠定基础。 关键词:催化剂,合成,稳定性,反应性能 0.引言 汽车作为现代社会最重要的交通工具之一,给人们的生活和工作带来便利。但是汽车尾气也已成为除煤烟型大气污染之外的又一大气污染源。这是主要是由于汽车尾气中含有不完全燃烧的产物一碳氢化合物、一氧化碳,以及过度燃烧的产物一氮氧化合物,它们对人体的健康及动植物的生存构成巨大的危害。 针对汽车尾气污染,美国、日本等国家早在20个世纪60年代就出台了相关的排放法令,而我国在这方面起步较晚,许多方案措施都还不健全。特别是近几年,我国汽车保有量每年以8%的速率递增,这意味着汽车尾气污染占空气污染源的比例将逐步增大。作为奥运会举办国。国家计划在2008年之前,使汽车尾气排放至少要达到欧2标准,力争达到欧3标准。但目前由于我国催化净化技术的相对落后,北京等已成为全世界汽车尾气污染最严重的城市之一,所以汽车尾气污染治理已经成为势在必行的一项工作。汽车尾气污染控制的方式主要有机内净化和机外净化2种。其中,绝大多数污染物来自尾气的排放,因而机外净化是控制汽车排污的快捷方便而有力的手段,其研究主要集中在催化净化上,而催化剂又是催化净化效果的关键。 研究不同合成方法以及合成因素对制得钸锆固溶体结构性能的影响,然后从优化合成路径以及调变各合成因素入手,合成出满足尾气净化催化用的结构性能优良的铈锆固溶体载体,并进一步考察铈锆固溶体合成方法对制得催化剂结构性能的影响、活性组分与载体之间的相互作用、不同合成因素对催化剂反应性能的影响等。最终关联铈锆固溶体结构与催化剂反应性能之间的关系,为新型汽车尾气催化剂的开发奠定基础。 1.汽车尾气净化催化剂的发展历程 汽车尾气催化剂的研究始于上世纪60年代。有关汽车尾气处理的研究,美国等西方国家处于领先水平,我国起步较晚,仅从1981年开始制定排放标准。汽车尾气处理用催化剂研制过程大致经历了四个阶段。 第一阶段是单一组分的贵金属催化剂。开始人们采用的催化剂主要是负载在球状氧化铝上的贵金属(I t、Pd)型催化剂,但球状、粒状催化剂使汽车尾气排放阻力增大,发动机油耗上升、功率下降,而且在转化器中易磨损粉化,造成二次污染。到了80年代汽车数量增加,环保方面南J'NO。的要求也越来越严格,使催化剂发展到第二阶段的二元催化剂,主要通过向催化剂中加入Rh,使其成为还原反应的活性中心,而将Nox脱除,这时的催化剂是由氧化剂一还原剂两部分构成。但这一催化剂很快就被现在广泛应用的三元催化剂(TWC)所取代。后来,随着各国汽车工业的迅猛发展,对催化剂的用量愈来愈多,而贵金属储藏有限,这就使得催化剂成本提高。在催化剂活性组分Pd、Pt、Iul中,Pd较Pt、Rh便宜的多,而Pd催化活性没有明显降低,所以在Pt-Rh催化剂中大量引入Pd。近年来,各国的科研人员又致力于新一代催化剂材料的开发16l,目的是进一步降低贵金

相关文档
最新文档