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文献综述汽车尾气污染控制的研究进展； 应化0904何汇文 200961092【摘要】汽车尾气已经成为环境污染的主要来源之一，本文介绍了汽车尾气的主要成分及造成的危害，并主要从清洁燃料、替代燃料以及催化转化三个方面阐述汽车尾气污染控制的发展动态。【关键词】汽车尾气；清洁燃料；替代燃料；催化转化【引言】随着世界汽车工业的不断发展，汽车燃料的消耗量持续增长，汽车尾气的排放已成为城市大气污染的主要来源。目前我国有约2/3的城市空气质量达不到国家标准，其中机动车在大城市的污染贡献率已经超过50。汽车尾气的污染控制已成为城市改善空气质量的重要因素之一，是一个迫在眉睫、亟待解决的问题。目前，世界各国的研究主要概括为推广使用清洁燃料、使用替代燃料、汽车尾气的催化转化三个方面。一、 汽车尾气的主要成分据测定，汽车尾气主要是通过排气管、曲轴管、油箱和气化器等处排出，其中大部分从排气管排出。目前人们已从汽车尾气中分离出100多种物质，其中80多种为有害物质，主要包括：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化碳、烟尘微粒（含某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、臭气（含甲醛等)。据统计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg、碳氢化合物200400kg、氮氧化合物50150kg。这些有毒物质不断地排入大气，威胁着人们的健康。二、汽车尾气污染造成的危害1.汽车尾气最主要的危害是会形成光化学烟雾。汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在紫外光线的照射下会发生系列化学反应形成光化学烟雾，危害人体健康。2.汽车尾气中的一氧化碳可经呼吸道进入肺泡，与血红蛋白结合，降低血液的载氧能力，导致组织缺氧，从而引起头痛等症状，重者窒息死亡。3.汽车尾气中的氮氧化合物进人肺泡后，能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用，增加肺毛细管的通透性，最后造成肺气肿。4.二氧化硫在大气中含量过高时，会随降水形成“酸雨”。三、汽车污染控制对策1.尾气处理对于汽车尾气的治理，现实生活中比较常用的方法有：安装汽车曲轴箱强制通风装置，可以减少曲轴废气泄漏，削减汽车HC总排放量的20%25%，削减汽车CO总排放量的1%2%；安装汽油车燃油蒸发污染控制装置，可以减少汽油蒸发污染物，削减汽车HC总排放量的15%20%；安装汽车电子点火器，可以削减汽车尾气中HC和CO总量的10；安装汽车磁化净化器，可以削减汽车尾气中HC和CO的20；在尾气排放口安装三元催化转化器，当发动机工作时，尾气经排气管进入催化器，其中的氮氧化物与尾气中的一氧化碳、氢气等还原剂在催化作用下分解成氮气和氧气，而碳氢化合物和一氧化碳分别与废气中残存的氧气及前一反应生成的氧气在催化作用下充分氧化，生成二氧化碳和水蒸汽。由于三元催化器中的催化剂是蜂窝结构，蜂窝表面涂有催化材料，与废气的接触表面积非常大，所以其净化效率很高。经测试，当发动机的空燃比（空气和燃料的比例）接近理论值时，三元催化剂可将90的碳氢化合物和一氧化碳及70的氮氧化物同时净化掉。其中催化转化是目前应用最多的汽车尾气净化技术，而催化剂的选择则是重点。CO的催化净化机理：一氧化碳与催化剂结合，同时氧气分解为两个氧原子与催化剂结合，之后一氧化碳与氧原子结合生成二氧化碳。催化净化NO的模型：（1） Sadhankar模型： CO和NO吸附在催化剂上，NO分解出一个N原子和一个O原子，N原子重新组合形成N2，或者与另一个吸附的NO形成N2O或N2在催化剂表而留下一个O原子，吸附的CO和O原子反应生成CO2气体。（2） Klein and Banse双分子反应模型：吸附的NO的分解不需要一个贵金属空穴，只需要吸附的CO来完成，并且生成C02和吸附态的N原子。（3） Kudo和Cho模型汽车尾气净化催化剂按其组成可分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂以及稀土催化剂。(1)贵金属催化剂：常用于尾气净化催化剂的贵金属有Pt、Pd 和Rh 等。此类催化剂可在较高的温度下工作，而且催化活性高，但对空燃比要求也高，必须对其进行精确控制才能保证催化剂性能，且硫、磷、铅中毒，所以需要使用无铅汽油。（2）非贵金属催化剂：非贵金属催化剂主要采用具有催化、氧化还原特征的过渡元素的复合氧化物或混合物，如Ti、Cu、Ni、Co、Zn、Sc等。此类催化剂使用条件较高，所以仍以贵金属催化剂为主。（3） 稀土催化剂：所谓的稀土催化剂并不是单一的稀土元素催化剂，而是指含有稀土元素的催化剂。稀土元素加入催化剂中有如下作用：提高催化剂载体的机械强度；提高催化剂的热稳定性；提高催化剂的活性；起助催化剂的作用；提高催化剂的抗毒能力。目前国内开发的三效催化剂充分利用稀土资源丰富的优势，以稀土氧化物为主，并添加少量或微量贵金属为活性组分，构成了中国汽车尾气净化催化剂的特色。（4）纳米催化剂：稀土纳米材料集稀土和纳米材料特性于一体，用纳米稀土粒子取代三效催化剂中的常规稀土化合物可以提高汽车尾气中CO、NOx和CH的转化率。唐定骧等用纳米La2O3和CeO2作为汽车尾气净化剂涂层的添加剂，催化活性大有提高，CO转化50时温度降低了近40。这可能是以纳米微粒分散的热稳定性好的稀土化合物加强了与Pt、Rh等贵金属之间的相互作用。有研究表明，复合稀土化合物的纳米粉体有着其他材料难以企及的氧化还原性能。2.推广使用清洁燃料汽车的主要燃料为汽油和柴油。目前世界各国所产的汽油和柴油中，对环境影响最主要的成分有：硫、烯烃、芳香烃，国家通过制定相关标准（车辆尾气排放标准和汽、柴油质量标准），采取强制措施减少污染物排放，改进汽、柴油质量，提高油品的环境友好性，大力推广使用清洁燃料。3.替代燃料汽车替代燃料是指替代汽油、柴油而作为汽车能源的燃料，主要有：天然气类（液化石油气类、压缩天然气、液化天然气）、醇类（甲醇、乙醇）、氢能（压缩氢、液氢）以及电能等。各种替代燃料都有各自的优点和不足，到底哪种燃料将来可能作为汽车的主导能难以定论。世界各国都根据自己的国情，提出各自的汽车替代燃料发展战略。4. 提高燃油质量燃油质量是影响汽车尾气污染的关键因素，总体来看，我国燃油的质量与国际水平相比差距较大，主要是烯烃和硫的含量比较高。研究低烯烃、低硫的清洁油品是国内炼油企业的当务之急，如果汽车使用了不符合标准的燃油，不但会损害车辆的供油系统，影响车辆的使用寿命，而且会给人体健康和社会环境都将造成不可估量的损害。美国环保局将汽油最大含铅量限制在0.0264kg/m3，以降低铅和添加剂二溴乙烷、二氯乙烷的排放，提高催化剂的转化率和使用寿命。因此，应当全面提高燃油质量，在研制清洁油品、加强监管体系和进行燃油调质的基础上，有效控制尾气污染。参考文献：1.原培胜，张永，朱大林，牛巧云 汽车尾气污染控制方法探讨.2.李彦林，陈思顺 汽车尾气污染控制的发展动态.3.张北源，刘纯旭 汽车尾气治理技术简介J.科技信息,2008,(5）：35.4. 吴萍，陈作平，曾万明 汽车污染物排放的危害及对策J.科技视野，2008，（9）：52-53.5.孔德良 汽车尾气净化催化剂的研究进展J 青岛科技大学学报，2003,(2)：132-137.6.翁端 等 我国稀土汽车尾气净化器应用现状及发展趋势J0稀土，2001(2)：71-75.7.唐定骧，洪广言，陈云