汽车废气净化

机动交通工具，如汽车、火车、轮船、飞机等均属流动污染源，其中以汽车造成的大气污染对居民密集的城市影响最为严重。汽车排出的废气含有碳氢化物、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、铅化合物、苯并(a)芘等。
减少汽车废气污染的主要途径是改善进排气系统和燃烧室以及净化汽车尾气。
改善进排气系统及燃烧室 在这类方法中，比较有效的技术措施有以下三点。
(1) 装置空气预热器：系改善进气系统的措施，即在空气净化器的入口加装一个8A的电加热器，在一定的距离内使进入的空气预热。该装置由汽车的电气系统操作。加热器可使进入空气温度升高12℃左右。空气预热装置见图1. 汽车安装这种空气预热器后，控制污染及节能效果均显著。排放的废气中一氧化碳可减少20～50%。在

图1 空气预热器示意图
1.空气 2.叶片 3.加热器元件4.过滤器

不降低总功率的条件下，可节约燃料10～30%。使用空气预热装置的同时，还可辅以其它简易消除污染装置，如火花塞、气垫等，以消除汽缸熄火区上的死点。加上这些装置后，可将废气中一氧化碳除去80%，碳氢化物除去40%。
(2) 装设文丘里排气管： 系改善排气系统的措施，即在汽车器下面加装第二文丘里排气管。该装置引射入适量二次空气，能够同时消除发动机和排气管中的一氧化氮90%左右，碳氢化物80%左右，一氧化氮90%左右。此外，还能提高汽车行驶能力和总功率，降低发动机所需要的辛烷值。试验表明，文丘里管喉部直径为关键的参数，它对污染物浓度有明显影响，而文丘里管长度对于一氧化碳的浓度没有明显影响，长度不够则对碳氧化物有不良影响，过多的补助空气会提高碳氢化物和一氧化氮的浓度。文丘里排气管如图2所示。

图2 文丘里排气管
1.弹簧负载球阀 2.一次空气3.二次空气 4.文丘里管

(3)加九孔片强化喉管： 系改进燃烧过程的措施，九孔片强化喉管由三组大小不同的孔组成，如图3所示。它的作用是提高汽油与空气混合气流的紊动程度，强化汽油颗粒溅散粉碎。混合气流穿越不同孔径产生不同的压力，压力高的气流向压力低的气流移动，形成横向交流，
产生涡流。因之，使汽油与空气混合雾化加强，燃烧充分。该装置动力性能好，加工简单，使用方便，工作可靠，既可减少大气污染，还能节油15%左右。

图3 九孔片喉管示意图

净化汽车尾气 目前汽车尾气采用催化法净化。催化净化器与发动机的排气系统相连，安装在汽车的底盘上。从发动机排出的一氧化碳、碳氢化物和氮氧化物等废气通过净化器的催化剂床，转化为二氧化碳、氮和水等无害物质。
根据消除污染物的种类及方式的不同，有如下几种催化净化法：
(1) 催化氧化法（一段净化法）: 采用一段氧化型催化剂床，使废气中的一氧化碳和碳氢化物完全氧化成二氧化碳和水。这种净化法不能除去氮氧化物。
(2) 催化氧化-还原法（二段净化法）:第一段为还原型催化剂床，汽车废气通过时，使氮氧化物还原成氮，第二段为氧化型催化剂床，去除一氧化碳和碳氢化物。这种方法可净化汽车废气中的一氧化碳，氮氧化物及碳氢化物。但是，氮氧化物经过第一段还原型催化剂床被部分还原成氨(NH3)，进入第二段氧化催化剂床时，氨又有一部分被氧化成氮氧化物，降低了这一方法对氮氧化物的净化效率。此外，两段催化剂床，阻力较大，增加了燃料耗量，并减低加速效应。
(3) 三元催化净化法：这种方法是采用对一氧化碳、碳氢化物和氮氧化物都有催化性能的催化剂。当发动机空气与燃料之比控制得当时，这种方法具有较高的净化效率，采用这种净化器需要附设一套精密的控制系统。
无论采用哪种催化净化方法，关键是要选择性能良好的催化剂。用于汽车废气净化的催化剂应具备的特性是：低温(200℃以下)活性好，高温(800℃以上)热稳定性好，耐中毒性好(汽油中含有可能引起催化剂中毒的铅、硫、磷、锌等物质)，使用寿命长和不造成二次污染等。常用的催化剂大致可分为三类：
❶贵金属类，如铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)等。这类催化剂催化性高，使用寿命长，但价格昂贵，资源稀少，耐中毒性较差。
❷贱金属类，如铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)，铁(Fe)及稀土金属和碱土类金属的氧化物。这类催化剂虽然资源丰富，价格低廉，但高温稳定性和耐中毒性差。
❸多元金属类，如铜-镍合金、镍-铬-铁合金等。
催化剂的活性组份通常是涂在载体上的。载体应具有较大的比表面积，要求在50～350m2/g范围内； 能耐高温，在汽车废气温度达800℃以上时不熔融； 有较高的机械强度和一定的导热性等。
汽车安装净化器后，使加速时间略有延缓，在高速全负荷行驶时，发动机的功率约降低10%; 油耗约增大5～10%。当然，要彻底解决汽车造成的大气污染问题，又要达到节能要求，只能重新设计发动机，更换燃料，这都是有待进一步研究的课题。