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環境保護催化劑的各類環境保護催化劑

消除氧化氮 (NO)汙染的催化劑。氧化氮主要來自煤、重質油、汽油等的高溫燃燒(在高溫下氮和氧不可避免地會生成氧化氮);有些化工廠,特別是硝酸工廠也排放含氧化氮的廢氣。可用催化還原法加以治理,即向廢氣中加入燃料氣,經催化劑的作用,氧化氮發生還原反應,轉變為氮。方法有兩類:①非選擇性還原,即燃料和廢氣中的氧化氮、氧同時被還原,並同時有生成氨的副反應。所用的燃料有氫、天然氣、合成氨弛放氣、催化裂化幹氣、石腦油等,工業上常用的催化劑以鉑、鈀為催化活性組分,以氧化鋁為載體,載持量0.1%~1%,或采用多組分配方,如Pt(Pd、Rh)-(Ni)-SiO(AlO)起燃溫度因燃料而異,以鈀為例,用氫或壹氧化碳約140℃,用甲烷時需450℃。此法因氧同時與燃料作用,造成高溫。貴金屬催化劑活性高,耐熱性亦較好,但易被硫中毒。非貴金屬催化劑有CuO-AlO、CuO-CrO-ALO和蒙乃爾合金(含Cu-Ni)等,但效率低於貴金屬催化劑。生成氨的活性為Pt>Pd>CuO>NiO。②選擇性還原,力求使燃料氣只與氧化氮反應而不與氧反應,通常以氨為燃料可作為活性組分的有鉑、鈀、釕及銅、鐵、鈷、鎳的氧化物等,其中鉑的活性最高。金屬氧化物還原活性順序為CuO≈FeO≈VO>CrO>MoO>WO>ZnO≈CoO≈SnO≈TiO>NiO。

當氧化氮與二氧化硫同時存在時(如煤和重質油燃料的排氣),可用壹氧化碳為還原劑,在氧化銅-氧化鋁催化劑作用下使氧化氮和二氧化硫分別變成氮和硫。除催化還原法外,人們還在探索借助於分解催化劑使氧化氮分解成氮和氧,借助於氧化催化劑使氧化氮氧化成二氧化氮並予以除去。 裝於汽車排氣口使有害物質轉化成無害物質的催化劑(圖2[ 裝有催化凈化裝置的汽車示意圖])。1943年,美國洛杉磯發生光化學煙霧事件;1951年,查明該事件是由汽車排氣所造成,之後,開始了汽車排氣催化凈化技術的研究。20世紀70年代出現了可實用的催化劑,並發展為環境保護催化劑中產值最大的品種。汽車排氣中含有殘余的燃料──烴類、壹氧化碳、氧化氮及鉛化合物、硫化物等,主要是前三者1981~1984年美國的汽車排放標準規定:烴類、壹氧化碳、氧化氮的排放量每公裏分別為 0.26、2、1、0.62g。凈化方法可分為三種:①壹段凈化法,其中只用氧化催化劑除去壹氧化碳和烴類。②二段凈化法,先通過還原催化劑,使氧化氮與壹氧化碳、烴類作用,還原成氮再通過氧化催化劑,使烴類和壹氧化碳完全氧化,但還原過程中有部分氧化氮被還原成氨,在氧化過程中又被重新氧化成氧化氮,降低了氧化氮的凈化率。③三效催化凈化法,選用在同壹反應條件下,對烴類、壹氧化碳及氧化氮均有清除作用的催化劑,並要求在空氣與燃料比為14.7±0.1 的狹窄範圍內,才能使三者均較好地被消除,故汽車上可用電腦控制行車過程中的空氣、燃料比。

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