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等离子光氧一体机排放污染现状及危害跟应用现状

元润环保
06-15
2021

{一}、低温等离子废气净化器排放污染现状及危害
1汽车尾气排放污染现状
汽车作为较主要的现代交通运输工具,它给人们带来方便和快捷的同时,也带来了无法回避的问题。城市空气中90%以上的一氧化碳、60%以上的碳氢化合物和30%以上的氮氧化物来自汽车排放。随着世界各国汽车保有量的迅速增加,汽车已成为城市大气质量恶化的主要污染源,其排放的CO,NOx,HC,SO2,Pb等污染物不仅危害人体健康,还是造成酸雨和光化学烟雾的主要成分,汽车尾气污染已受到广泛的注视。
随着我国建设小康社会,经济持续高速发展,城市规模不断扩大,我国的汽车保有量也急剧增加,年增长率自2001年起一直保持在13%以上。截至2007年底,全国汽车保有量达到5700万,超过1985年的18倍。目前,我国已取代口本成为仅次于美国的世界二大新车消费市场,同时还是仅次于口本和美国的世界第三大汽车生产国。伴随着汽车保有量的急剧增长,我国汽车污染物排放总量也持续攀升。2003年全国机动车碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)排放量已分别达到836.1万t,3639.8万t和549.2万t,比1995年分别增加了2.51,2.05和3.01倍。
虽然汽车污染物排放量越来越大,但是目前我国的汽车尾气污染物控制水平还比较低,基本上处于国外起步时的水平。因此,研究措施控制汽车尾气污染物排放已经刻不容缓。
2尾气中主要成分的危害
汽车废气排放主要来源于三个方面:①从排气管排出的尾气,主要成分是一氧化碳,碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx),其它还有二氧化硫(SOZ)、铅化合物和炭烟等;②窜气,即从活塞与气缸之间的间隙漏出,再自曲轴箱经通气管排出的燃烧气体,其主要成分是HC;③从油箱、化油器浮子室以及油泵接头等处蒸发出的汽油蒸汽,成分是HC。
上述有害成分中,CO,HC和NOx是汽油汽车尾气排放的主要污染物。目前实施的排放法规和净化措施都旨在降低这三种成分的含量。本文研究的低温等离子体净化装置即以降低汽油汽车尾气中CO,HC和NOx三种污染物的排放量为目标。下面分别介绍这三种主要污染物的危害。
①一氧化碳的危害
一氧化碳(CO)无色无臭,是一种窒息性的有毒气体。它由汽车燃料中烃的不完全燃烧产生,可经呼吸道进入肺泡,被血液吸收,而它极易与血液中有输氧能力的血红素蛋白(Hb)结合,它与Hb的亲和力是氧与Hb亲和力的300倍,因而当人吸入含有CO的气体时,人体血液中的Hb便立即同CO结合,生成CO-Hb,而不是与O:结合成O-Hb,从而降低血液的载氧能力,削弱血液对人体组织的输氧量,导致心脏、头脑等重要器官严重缺氧,引起头晕、恶心等症状,严重时会使心血管工作困难,直至死亡。另外,CO也能促使NO向NOZ转化,使形成光化学烟雾的趋势加强。
②碳氢化合物的危害
碳氢化合物(HC)包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物,如苯、醛、酮、烯、多环芳香族碳氢化物等200多种复杂成分。饱和烃的危害一般不大,甲烷气体性,乙烯、丙烯和乙炔主要会对植物造成伤害。
但是,不饱和烃有很大的危害性。苯是无色类似汽油味的气体,可引起食欲不振、体重减轻、易倦、头晕粘膜出血等症状,也可引起血液变化,红血球减少,出现贫血,还可导致白血病。而甲醛,丙烯醛对醛类气体也会对眼、呼吸道和皮肤有强刺激作用,超过一定浓度,会引起头晕、恶心、红血球减少、贫血和中毒。等离子活性炭一体机特别是带多环的多环芳香烃,如苯并花及硝基烯都是强致癌物。同时,烃类成分还是引起光化学烟雾的重要物质。
③氮氧化物的危害
氮氧化物(NOx)是NO及NOx的总称。汽车尾气中氮氧化物的排放量取决于气缸内燃烧温度、燃烧时间和空燃比等因素。燃烧过程排放的氮氧化物中95%以上可能是NOx,NO2只占其余的少量。NO无色无味,只有轻度刺激性,它与血液中血红蛋白(Hb)的结合能力比CO还强,高浓度时还能引起中枢神经系统的障碍,且易氧化成剧毒的NO2。NO:褐色有毒,空气中含量为0.1ppm时,即可嗅到它的臭味;含量在150ppm以上对人的呼吸器官就有强烈刺激作用,引起肺水肿,严重者可致肺疽,有生命危险。同时,NOx还是产生酸雨和引起气候变化、产生烟雾的主要原因。NOx与HC会在强烈太阳光紫外线照射下相互作用,从而产生光化学烟雾,使毒性加剧。光化学烟雾具有很强的氧化性,可使橡胶开裂,并使大气能见度降低;对眼睛和呼吸道具有很强的刺激性,损害人脑,影响儿童智商,同时还损害人体的肺功能,是目前城市中肺癌发病率增加的重要原因之一。
{二}、等离子废气净化器技术应用于汽车尾气净化的现状与发展
近年来,国内外对低温等离子废气净化器汽车尾气进行了大量的研究。其中脉冲电晕等离子体活化法降低汽车尾气排放的技术,是引起了普遍重视和深入研究。对于电晕的发展和自由基的产生国外已有较深的研究,国内直到80年代后期才开始对脉冲电晕脱硫脱硝进行研究,经过多方面的研究,已取得了一系列的经验数据。
国内脉冲电晕氧化脱除CO的研究近几年才见报道,用于控制汽车尾气排放取得了一定的研究成果。目前汽车尾气控制成果较多的是将其用于排气微粒的捕集,在实验室中已获得较满意的试验数据。与其他方法相比,脉冲电晕等离子体活化法控制尾气排放净化效率高,去除率可以达到80%以上,能够满足日益严格的排放标准,而且不产生其他有害气体,负效应少。随着对环境污染治理要求提高,等离子体活化法的优越性与先进性进一步显现,成为一项引人注目的高新技术。
利用高压脉冲电源放电产生的等离子体对汽车尾气中的NOx进行分解,实验表明低温等离子体技术脱除NOx是可行的。用高压脉冲电源和电晕放电装置,在常压下进行了低温等离子体去除NO的实验研究,得到了相关参数对NO去除率的影响规律;张春润、叶丽华等研制了高压脉冲电源和介质阻挡放电反应器,在常压下放电产生低温等离子体,对模拟汽车尾气进行了处理,研究了放电电压、脉冲频率等对HC,NOx净化的影响规律。介质阻挡放电低温等离子体脱除模拟汽车尾气中某一组分的实验研究。采用低温等离子体常压下去除模拟汽车尾气中的污染物,能取得较好的效果,但均以提高放电电压为代价,等离子体的利用率还不高。
近年来兴起的低温等离子体催化(non-thermalplasmacatalysis)技术引起了人们的极大关注。低温等离子体催化主要指等离子体多相催化,通过置入催化剂,可在等离子体区、等离子体余辉区及产物收集区发生特定的化学反应。低温等离子体和催化剂协同作用技术处理有害气体具有很多优点,已成为处理低浓度有害气体的重要技术,并能取得良好的污染物去除效果。助anikanthBS等对模拟气体在等离子体放电催化中NOx的脱除进行了实验研究,指出介质填充床的存在可使NO去除效率高。MiessnerHans等对选择性催化还原法和低温等离子体结合净化机动车排气进行了研究,指出该法加强了整体反应,在相对低的温度下就能去除NOx。对低温等离子体和催化剂协同作用处理汽车尾气等有害气体进行了积极的研究。从几个不同的侧面探讨了用等离子体一催化技术净化尾气中某一组分的可行性,揭示了其中的一些规律。但用低温等离子体一催化技术处理实际汽油机尾气时,关于工艺参数对多种主要污染物去除效果影响规律的报道还不多见,因此该技术有待进一步研究。
目前,比较国内外的研究进展情况,由于等离子技术应用于降低发动机尾气排放物的详细机理还不太清楚,应用于汽车发动机的尾气净化装置的设计,及其应用中的自清洁问题或再生问题以及耐久性问题等等,仍没有得到很好的进展,该技术离实际应用尚有一段距离。但是为了满足未来为严格的排放法规,等离子体技术不断发展,在发动机尾气净化方面的优越性将不断显现出来,是一项很有发展前景的汽车尾气处理技术。