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1、大气污染治理中的催化技术,化工与药学院化工工艺（2）班,内容简介,大气污染的定义 大气污染物的种类及大气的污染源 催化技术在大气污染中的相关应用,一、大气污染与大气污染物,1.大气污染 a.ISO定义： 指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害环境的现象。 b. 大气污染物：大气环境中的主要污染物有COX、NOX 、SOX 、VOCS 和微粒尘埃等。,二、大气污染源,污染源的分类： 按污染物产生或排放的源头主要分为两大类：一类是机动车尾气排放的污染物，通称动态源；一类是发电厂、水泥厂、工业锅炉、废弃物焚烧炉等烟囱
2、排放的污染物，通称静态源 如下表详解：,三、催化技术在大气污染治理中的应用,汽车尾气催化净化 二氧化硫催化脱除 氮氧化物催化脱除 SCR技术及其工业应用,（一）汽车尾气催化净化,大幅度削减汽车污染的最有效办法就是使用汽车尾气催化转化器,这是目前世界公认并为二十余年实践所证明的唯一 有效治理汽车尾气污的技术。工业发达国家对汽车尾气转化技术的研究和开发非常重视。目前,美国、日本、欧洲等国汽车排气限制严格的国家几乎所有的轿车都使用三效催化剂,起步较晚的韩国也有50%的轿车在使用。电子控制汽油喷射系统与三效催化剂的结合被普遍认为是当前控制汽车污染的最佳方法,已为许多先进国家普遍采用。 三效催化剂： 原
3、理及定义：基本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）, 构成：由涂有贵金属铂（pt）、铑（Rh）、钯（pd）和其他一些催化剂的载体和壳体构成，另外还有垫层、隔热罩等部分。三元催化器示意图如下所示：,三元催化转化系统的示意图,汽车尾气净化新技术NOX、吸收存储还原型催化剂,过去,发动机稀薄燃烧时所排放尾气中的NO二被认为是很 难脱除的,而这一系统可将稀薄燃烧时产生的NOx暂时储存起 来,然后将
4、其瞬间还原净化 反应机理：首先用催化剂的铂将尾气中的NOx、氧化NO2，然后将它以硝酸离子(NO3-)状态暂时被吸收在钡等吸收储存材料中。当吸收到一定程度时,使发动机在浓于理论空燃比的混合油气下燃烧,这时会产生多余的CO、HC和H2,再利用它们将NO2还原成无害的N2和H2O。,（二）二氧化硫催化脱除,（1）目前有三种较为新颖的环境催化技术可望应用于大气污染的治理： (a)烟气中SO2直接催化还原为单质硫; (b)熔融盐固体电解质电化学膜烟气脱硫; (c)燃料电池式电化学氧化还原烟气脱硫。,（1）第一种新技术“烟气中SO2直接催化还原为单质硫”的基本原理是利用煤燃烧过程中不完全燃烧而产生的CO
5、及水煤气反应所产生的氢作为还原剂,将烟气中的SO2选择性直接还原为单质硫,经冷却收集后即获得产物硫磺。 （2）其工艺流程如下图所示,（三）氮氧化物催化脱除,（1）选择性催化还原(SCR)： 在选择性催化还原工艺中，还原剂在催化剂的作用下将NO2还原为N2和水,一般用氨作还原剂。这一工艺可应用于电厂、工业锅炉、燃气锅炉、内燃机、化工厂以及炼钢厂。 在此工艺中,氨一空气或氨一蒸汽的混合物注人燃烧气流中,气流在湍流区充分混合后再通过催化剂床层,使NO2被还原。,在选择性催化还原工艺中一个最主要的考虑点是高硫燃料会产生较多的硫酸铵,它会沉积在汽化器的表面及 空气加热器和其他下游设备的表面。硫酸铵是因氢
6、与SO3反应所致,SO3则由SO2通过还原催化剂时氧化而得。未反应的氨则由于所注人的氨 与NOx反应不完全造成的。系统设计可通过良好的气流混合,选择适当催化剂粒度,确保穿透的氨控制在非常低的水平。,(四)SCR技术及其工业应用,(1)SCR工艺采用的催化剂： 催化活性以V2O5 最高V2O5 同时也是硫酸生产中将SO2氧化成SO3的催化剂，且催化活性很高，故SCR工艺中将V2O5的负载量减少到1.5%（重量百分比）以下，并加入WO3作为助催化剂，在保持催化还原NOx 活性的基础上尽可能减少对SO2的催化氧化。助催化剂的加入能提高 水热稳定性，抵抗烟气中As等有毒物质。商业应用的催化剂是分散在T
7、iO2上，以V2O5 为主要活性组分，WO3为助催化剂的钒钛体系，即V2O5- WO3/TiO2 或V2O5-MoO3/TiO2。,(2)催化反应原理： 催化反应原理是NH3快速吸附在V2O5 表面的B酸活性点，与NO按照Eley-Rideal机理反应，形成中间产物，分解成N2和H2O，在O2的存在下，催化剂的活性点很快得到恢复，继续下一个循环。反应步骤可分解为： （1）NH3扩散到催化剂表面；（2）NH3在V2O5 上发生化学吸附；（3）NO扩散到催化剂表面；（4）NO与吸附态的NH3反应，生成中间产物；（5）中间产物分解成最终产物N2和H2O；（6）N2和H2O 离开催化剂表面向外扩散。,(3)催化剂的结构形式： 不锈钢波纹板式 蜂窝陶瓷的结构形式,谢谢观赏,Make Presentation much more fun,WPS官方微博 kingsoftwps,
