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第九章 环境催化 机动车尾气净化 排烟脱硫、脱氮 催化燃烧 CO2和氯氟烃的催化治理 清洁燃料和环境友好催化 第一节 机动车尾气净化 1、汽油机尾气净化技术： 三效催化剂：同时催化转化CO, HC和NOx 1). 三效催化剂尾气净化原理 NO + CO N2 + CO2 NO + H2 N2 + H2O CO + O2 CO2 HC + O2 CO2 + H2O CO + H2O CO2 + H2 1、汽油机尾气净化技术： 三效催化剂：同时催化转化CO, HC和NOx 2). 三效催化剂组成 Pd-Rh-Pt/g-Al2O3/堇青石(Cordierite:镁铝硅酸盐) Pd, Pt：CO、HC氧化 Rh：NOx还原 助剂： CeO2：储氧功能 BaO：提高g-Al2O3热稳定性 1、汽油机尾气净化技术： 三效催化剂：同时催化转化CO, HC和NOx 3). 三效催化剂存在的问题 Pd-Rh-Pt成本高 贫燃 (lean burn)条件：NOx还原效率低 低温活性差，冷启动过程尾气转化效率低 2、柴油机尾气净化技术： 特点：氧含量高，NOx含量高 有固液混合颗粒，含硫酸盐 处理方法： 催化NOx分解： NOx N2＋ O2 注入还原剂(柴油)：耗油增加 尚不够成熟 第二节 排烟脱硫、脱氮 1、NOx催化消除： 1). NH3为还原剂：V2O5/TiO2为催化剂 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O 使用条件：O2含量 5% 选择性催化还原(SCR) 第二节 排烟脱硫、脱氮 1、NOx催化消除： 2). 烃类为还原剂(低碳烷烃、烯烃)：Cu-ZSM-5为催化剂 NO + O2 + HC N2 + CO2 + H2O 富O2条件下使用，无氧条件下无活性。 选择性催化还原(SCR) 第二节 排烟脱硫、脱氮 2、SOx催化消除： 1). 碱吸收 Ca(OH)2 + SO2 Ca(SO3).5H2O 2). 催化消除：V2O5为催化剂 SO2 ＋ O2 SO3 SO3 ＋ H2O H2SO4 第二节 排烟脱硫、脱氮 3、同时脱除NOx和SOx： 两段催化剂：先注入NH3，脱除NOx，再将SO2氧化为SO3，经水洗吸收。 催化剂主要组分：V2O5 第三节 催化燃烧 火焰燃烧： 燃烧不完全：有CO生成 火焰温度高(1300oC)，使N2氧化为NOx 催化燃烧： 促进完全燃烧 降低燃烧温度 减少废气排放 催化燃烧催化剂： Pd(Pt)/Al2O3 CuO, MnOx, CoOx复合氧化物 CH4催化燃烧 + CH4重整 ＝ CH4部分氧化 CH4＋ O2 CO2＋ H2O CH4＋ CO2 CO＋ H2 CH4＋ H2O CO＋ H2 CH4＋ O2 CO＋ H2 CH4催化燃烧： Combustion Dry reforming Steam reforming Partial oxidation Langmuir-Hinshelwood (L-H)机理：双分子机理 A＋ * A* B ＋ * B* A*＋ B* AB* AB* AB ＋ * Eley-Rideal(E-R)机理：单分子机理 A＋ * A* A* ＋ B AB* AB* AB ＋ * 第四节 CO2和氯氟烃催化治理 1、控制CO2排放引起的温室效应： 减少排放：节能、使用不含碳能源 循环利用：植物光合作用 2、氯氟烃 化学特