获2019年度国家自然科学奖二等奖

1月10日上午,2019年度国家科技奖励大会在人民大会堂隆重举行。中国科学院生态环境研究中心贺泓院士主持的“燃烧废气中氮氧化物催化净化基础研究”项目荣获国家自然科学二等奖 。大气中氮氧化物(NOx)是造成灰霾、光化学烟雾的重要原因。“燃烧废气中氮氧化物催化净化基础研究”项目针对移动源和固定源燃烧废气NOx排放控制开展系统研究,发现了氨选择性催化还原NOx(NH3-SCR)催化剂双位点紧密耦合的普适性规律,创制了高效NH3-SCR催化剂新体系;发现了HC-SCR关键反应中间体与普适机理,提出了实现柴油-SCR的新途径;发现电子/结构助剂调变N2O分解规律,确立了N2O分解催化剂设计新原则。8篇代表性论文他引1703次,项目成果跻身本领域国际先进行列,为我国NOx减排做出实质性贡献。该项目完成单位为中国科学院生态环境研究中心;主要完成人为贺泓、余运波、单文坡、刘福东、徐文青 。2100433B

燃烧废气中氮氧化物催化净化基础研究造价信息

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燃烧废气中氮氧化物催化净化基础研究常见问题

  • 氮氧化物废气处理方法有哪些

    目前主要有两种处理方法:一是湿法处理,二是干法处理。 具体可咨询江苏超日环保工程师。

  • 如何处理工厂废气中的氮氧化物?

    从生产上来讲就是1、低空气过剩系数2、降低助燃空气预热温度3、烟气循环(降低氧浓度以及燃烧区温度)从净化上简单来讲就是采用选择性催化还原法(SCR)脱硝

  • 氮氧化物是怎样形成的

    氮氧化物为燃料完全燃烧时的产物,燃料高温燃烧时会产生大量的氮氧化物。吸烟产生的烟气也含有氮氧化物,室外氮氧化物进入室内。

燃烧废气中氮氧化物催化净化基础研究文献

探讨氮氧化物废气的净化与利用 探讨氮氧化物废气的净化与利用

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探讨氮氧化物废气的净化与利用 [摘要 ] 本文阐述了氮氧化物的来源及在空气中的化学反应,论述了含氮氧 化物烟气的净化方法及利用 [关键词 ] 氮氧化物 来源 净化 利用 一、氮氧化物的来源 大气中 NOⅹ的来源主要有两方面。一方面是由自然界中的固氮菌、雷电等 自然过程所产生, 每年全球约产生 5×108t;另一方面是由人类活动所产生, 每年 全球产生量多于 5×107t。人类活动产生的 NOⅹ多集中于城市等人口稠密地区, 因而危害较大。在人类活动产生的 NOⅹ中,由各种炉窑、机动车和柴油机等燃 料高温燃烧产生的约占 90%以上,其次是硝酸生产、 硝化过程、炸药生产及金属 表面的硝酸处理等过程。 从燃烧系统中排出的氮氧化物 95%以上是一氧化氮,其 余主要为二氧化氮。 由于在环境中一氧化氮最终将转化为二氧化氮, 因此,估算 氮氧化物的排放量都按二氧化氮计。 二、大气中氮氧化物的危害 大气中的

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Ti02光催化净化室内低浓度氮氧化物 Ti02光催化净化室内低浓度氮氧化物

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Ti02光催化净化室内低浓度氮氧化物——氮氧化物是室内环境中危害人体健康的重要污染物之一,主要介绍Tio:光催化氧化法去除氮氧化物的机理,影响氮氧化物光催化转化的因素,如初始浓度、温湿度、停留时间和光强等;目前常见的提高氮氧化物光催化转化的方法,如...

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氧化催化净化器是柴油机后处理装置的一类,应用氧化反应来对柴油机的排放物进行氧化处理。由于柴油机尾气中碳烟成分较多,因此氧化催化净化器主要是针对柴油机尾气中的碳烟进行氧化反应,从而生成CO2排向大气,实现柴油机尾气的后处理。

催化转化器外净化置

汽车催化转化器及其功能

汽车催化转化器是一种发动机机外净化置,它能净化汽车排出的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、碳氢化合物(H C)和氮氧化物(NO)。仅能净化CO和HC的催化转化器为氧化型催化转化器;

能净化CO、HC和NO对环境污染的催化转化器为三效催化转化器。

催化转化器的最外部为不锈钢壳体,其内部为催化剂载体。催化剂载体可分为由堇青石制成峰窝状载体、金属载体或颗粒型载体(如图1)。载体外面涂有催化剂。三效催化转化器所使用的催化剂一般为衡有金属铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh),并添加碱金属的氧化物作为助剂,为了提高催化剂的稳定性,又添加衡土氧化物镧(La)、铈(Ce)等(如图2)。

催化转化器利用排气中残余的氧和排气温度,在催化剂表面进行氧化还原反应,使有害物质CO、HC和NO变成无害物质,从而减少对环境的污染,改善大气质量。

注意事项

1.安装有催化器的汽车绝对不允许使用有铅汽油

有铅汽车中的铅化物在发动机中燃烧后形成固体物质会沉积在催化转化器载体表面上,从而使催化转化器丧失转化能力。通常把这种现象称为"铅中毒"。同时,也不要随便往小摊贩油或机油中加入各种添加剂,以防损坏催化转化器。

2.要避免催化转化器发生磕碰

虽然在设计时对催化剂载体的机械强度有一定要求,使其能承受汽车的振动,但不能随过大载荷,否则催化剂载全会损坏。装有催化转化器的汽车如果在行驶中感到排气不畅,应及时检查,防止损坏的催化剂载体随排气共振倒流入气缸。

3.汽车不要长时间怠速,以防催化转化器烧坏

由于怠速时混合过浓,废气中含氧量不足,末燃混合气进入催化转化器载体重新燃烧会使温度急剧升高,而把催化剂载体烧坏。

4.要避免突然加速,以防止催化转化器过热

5.要保证发动机正常运转,以防止催化转化器排气净化率最佳

由于三效催化转化器要求发动机始终处于理论空燃比(14.7:1)的情况下工作,这时排气净化率最高。发动机电控系统、点火系统和燃油系统的故障都会使发动机工作不正常,混合气浓度偏离理论空燃化,使排气净化率降低,三效催化转化器寿命缩短。

三种来源

目前,我国催化转化器基本有下面三种来源:

1)完全进口,在国内与电喷系统匹配;

2)进口载体。例如,进口德固萨、 Eugelhard等公司的载体在国内封装;

3)完全由国内公司制造:陶瓷载体、催化剂涂层、封装成催化转化器总成。

构造原理

控制汽车尾气的排污技术有机内净化和机外净化两种,前者是基础,后者是必不可少的重要组成部分,只有两者结合,才能使汽油机排污控制在日益严格的法规范围内,而机外净化首选应为催化转化器。但是,如果机内净化不好,会使催化转化器的寿命大大缩短。

催化剂是一种物质,是催化转化器的核心部件。它加速化学反应趋于平衡,而自身在反应的最终产物中不显示。催化剂的主要性能是:活性、选择性、稳定性和寿命指标。

活性是指催化剂影响反应进程变化的程度,活性越高,原料转化率的百分数越大;选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率;稳定性是指它的活性和选择性随时间变化的情况;催化剂不能无限期地使用,在长期受热和化学作用下,也会受到不可逆的物理和化学变化,受到亿万次的侵袭,最终导致其失活。

现代贵金属催化剂包括氧化剂Pt(铂),Pd(钯)和还原催化剂Rh(铑 ),氧化与还原催还化剂的质量比一般为5:1,贵金属的总质量占涂层质量的0.1%-0.5%,贵金属含量与载体体积计算为1.5g/L左右。从长远看,使用一般金属代替贵金属应为努力方向,目前市场上铂的价格比黄金贵一倍多,也可能因为催化剂运用过多是原因之一。

陶瓷载体也是催化转化器的关键部件。其重要材料之一为堇青石,它耐高温,最高连续工作温度可达1200℃,强度高,线膨胀系数低。载体采用有效的表面和适宜的孔结构,国产的陶瓷载体开孔率可达400-460目/inch2,最小壁厚可达0.16mm左右。

它可以增强催化剂的机械强度,也提高了它的抗磨损、抗冲击、抗重力、抗压、抗高温、相变的能力,改善了催化剂的传导性、减少活性组分的含量,特别是在使用贵金属催化剂铂、钯、铑时,可将活性组分高度分散,减少用量。总之,载体的质量对催化器是极为重要的。

催化转化器的总成同时要经过一系列试验和转化要求达到的效率,使用寿命一般为8万公里以上。

生产现状

随着加严的发动机排气污染物限值的标准陆续出台,我国的汽车发动机全部加装催化转化器的日期已经到来,好在我国的科研人员早在70年代就已开始研究二元催化转化器,并开始了艰苦的创业。虽然与国外一些大公司有一定差距,但已取得了令人欣喜的成果。

其中,载体--催化剂及其涂层--封装等技术已完全掌握。例如:山西净土、天津卡达克、长春莱特、大连华克、北京绿创、上海红湖、无锡力达、昆明、温州等十几家已形成一定规模。

提高酸度

催化转化器在一定程度上提高了空气的酸度。

汽车尾气污染物主要包括:一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒( 某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气,而汽车尾气净化催化剂,活性组分为Pd、Pt、Rh;助催化剂一般为Co、Mn、Ni等,载体一般为堇青石蜂窝体,也有用球状Ai2O3的,在催化剂的作用下,一些低价氮化物和硫化物,转化更多的高价的氧化物,在遇到水的作用下,生成强酸,例如硫酸,硝酸,所以酸性增强,即空气的酸度增加。

uv光氧催化废气净化器uv光氧催化除臭净化器,UV光氧催化除味废气净化器是利用紫外线与臭氧相结合的光解氧化技术对油烟进行有效净化的专用设备。该产品是我公司自主研发的新一代油烟净化设备。该产品自投入市场以来,受到了全国各地餐饮业、食品加工业的好评,并得到了国家环保部门的认可与支持。

UV光解主要工艺段技术原理:众所周知,紫外线是由电磁波组成,其本身所带有的能量与波长直接有关,波长越短,能量越大。通过采用D波段内的真空紫外线(波长范围170~184.9nm),照射有机气体或恶臭气体分子,当这些气体分子吸收了这类紫外线光后,因紫外线光本身所带有的能量,使有机气体或恶臭气体分子内部发生裂解,化学键断裂,形成游离状态的原子或基团(C*、H*、O*等)。同时,混合气体中的氧气被紫外线光裂解形成游离的氧原子并结合生成臭氧【UV O2→O- O*(活性氧) O* O2→O3(臭氧)】;混合气体中的水蒸气被紫外线光裂解产生羟基【UV H2O→H OH-(羟基) 】,而这些生成的臭氧和羟基具有极强的氧化性,可将废气分子裂解产生的原子和基团(甚至是有机气体或恶臭气体分子)氧化成H2O和CO2等无污染的低分子化合物。另外,利用高能紫外线光束可裂解恶臭气体中细菌的分子键,破坏细菌的核酸(DNA),再通过臭氧进行氧化反应,彻底达到脱臭及杀菌的目的。

光氧废气净化器的工作原理:有足够的能量来产生自由基,引发一系列复杂的物理、化学反应。由臭氧发生器作用引起的气体有机物化学反应是在气相中进行的电离、离解、激发、原子,分子间的相互结合及加成反应。这个能量足以使大多数气态有机物中的化学键发生断裂,从而使其降解。从净化空气效率考虑,我们选择了-C波段紫外线和臭氧发生器结合电晕电流较高化装置采用脉冲电晕放吸附技术相结合的原理对有害气体进行消除,其中-C波段紫外线主要用来去除硫化氢、氨、苯、甲苯、二甲苯、甲醛、丙酮、尿烷、树脂、等气体及消毒灭菌。

UV光解净化系统安装及运行条件

1.高能紫外线灯管发射的高能紫外线产生的光子所具有的能量必须大于恶臭气体分子的分子键结合能,才能将恶臭气体分子裂解。而我公司使用的是紫外D波段的UV高能紫外灯管,其波长范围是170nm-184.9nm,其对应的光子能量为704kj/mol - 647 kj/mol。

2.混合气体中需要有足够的含氧量,才能产生足够的游离态氧和臭氧与裂解后的恶臭气体分子基团结合产生无污染的低分子化合物。因此不适应处理浓度过高的废气,如处理高浓度废气时,应相应的补充一部分新鲜风以增加含氧量。

3.需控制好光解的进气条件,包括温度、湿度、粉尘及气体黏性物质的含量、pH等,方可保证较高的高净化效率。(废气温度宜为常温,不高于60℃;废气的相对湿度应低于95%;pH适宜的范围为7~9;预处理设备应尽量降低粉尘和其他黏性或油脂性颗粒物,一般预处理后其含量不高于10mg/m3。)

4.裂解反应时间极短(<0.01s),氧化反应时间需约2~3s,即废气从光解设备出来以后需2~3的氧化反应时间,即一般废气从UV光解设备出来至检测口须15米长或以上的管道。

5.配置合适功率的UV光解净化设备。安全及性能保障由于UV光解系统主要是靠高能紫外线光去裂解有机废气或恶臭气体分子,设备内部主体是石英材质的UV高能紫外线灯管,该灯管只是产生高能量的紫外线光,是将电能直接转化为光能,不产生高热,更不可能产生火花,灯管接线口处也做了严格规范的密封保护,因此UV光解工艺从理论上讲是不会产生着火甚至爆炸等安全事故的。而且纵观国内外同行,也从没听说有单纯光解废气净化工艺的设备有着火类安全事故的,所以请客户放心使用

UV光氧废气处理设备净化效果根据韩国环境研究所提供的资料显示,在实验室条件下,采用UV光解工艺对单一的有机废气物质或恶臭气体物质严格控制进气浓度、气量及其他条件时,UV光解设备功率充足的情况下,测得UV光解净化效率均可达到99%以上。但实际运用过程中,由于受到各种因素或者条件的影响,如废气成分复杂,废气浓度不稳定或者不能达到UV光解最适中的范围(浓度过高或过低均会影响其净化去除率),风量、气压、温度、湿度等环境条件不稳定或者达不到UV光解净化的要求,废气预处理做的不够理想,后续排放管道没有留够充足的氧化反应管道等等,导致UV光解的净化效率参差不齐,差异很大,甚至在满足所有外在条件的基础上,处理不同成分的废气其净化效率也有差别。所以很难单纯的去界定一套UV光解净化设备对废气的净化去除率,我们只能说尽量的去调整影响UV光解净化设备净化率的各种因素,尽量的去提高UV光解净化工艺的净化效率。在各种因素都比较适宜的条件下,UV光解净化系统在实际运用中是可以达到90%以上的,甚至某些成分的废气其净化效率可以达到95%以上甚至更高。

技术特点一、高效除恶臭:能高效去除挥发性有机物(VOC)、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物,以及各种恶臭味,脱臭效率高可达99%以上,脱臭效果大大超过国家1993年颁布的恶臭污染物排放标准(GB14554-93).二、无需添加任何物质:只需要设置相应的排风管道和排风动力,使恶臭气体通过本设备进行脱臭分解净化,无需添加任何物质参与化学反应。,三、适应性强:可适应高浓度,大气量,不同恶臭气体物质的脱臭净化处理,可每天24小时连续工作,运行稳定可靠。四、运行成本低:本设备无任何机械动作,无噪音,无需专人管理和日常维护,只需作定期检查,本设备能耗低,(每处理1000立方米/小时,仅耗电约0.2度电能),设备风阻极低<50pa,可节约大量排风动力能耗。五、无需预处理:恶臭气体无需进行特殊的预处理,如加温、加湿等,设备工作环境温度在摄氏-30℃-95℃之间,湿度在30%-98%、PH值在2-13之间均可正常工作。六、设备占地面积小,自重轻:适合于布置紧凑、场地狭小等特殊条件,设备占地面积<1平方米/处理10000m3/h风量。七、优质进口材料制造:防火、防腐蚀性能高,性能稳定,使用寿命长。八、环保高科技专利产品:采用国际上流行技术理念,通过专家及我公司工程技术人员长期反复的试验,开发研制出的,具有完全自主研发的高科技环保净化产品,可分解恶臭气体中有毒有害物质,并能达到完美的脱臭效果,经分解后的恶臭气体,可完全达到无害化排放,绝不产生二次污染,同时达到高效消毒杀菌的作用。适用范围:炼油厂、橡胶厂、化工厂、制药厂、污水处理厂、垃圾转运站等恶臭气体的脱臭净化处理。

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