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归去来兮，落叶归根，尾气将同岁月共归于沧桑

归去来兮，落叶归根，尾气将同岁月共归于沧桑。

2017-2-22

注：3d模型中，模型与实际装置的比例为2:1，此外，因为中间悬空部分较多，所以如需打印，请分零件打印。

·课题产生(负责人：冯一豪郭闻起)

在社会发展快速的今天，空气污染也随之来临，空气污染已经成为最严重的污染问题之一，治理空气污染迫在眉睫。根据有关数据调查显示，在中国，汽车尾气占比空气污染的约四分之一，而且污染物主要为一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物以及微小浮尘颗粒等，严重损害了我们的生活质量以及身体健康，甚至于影响我们的正常生活。所以，我们认为整治汽车尾气污染是解决这一问题的一大路径，通过调查，我们发现，目前大部分的解决办法，无论是管理控制办法，还是汽车改造，大多都有处理量小，治理程度差。在一次偶然的有哪些信誉好的足球投注网站中，我发现了一个链接/p/121iqCG.html给了我灵感，使我们把目光转向了新材料利用方面，但由于这类作品表达方式不直观，而且不适用于汽车尾气的处理。因而我们决定从尾气的出发点——排气管入手，希望从污染的起点进行控制。继而引出今天我们的作品：汽车尾气处理装置。

设计过程工作原理（负责人：郭闻起）

我们对汽车尾气成分分析，发现汽车尾气中，含有大量的酸性物质【二氧化碳、氮氧化合物(包含一氧化氮)和硫氧化合物】。所以，我们思考，能否使用碱性物质对酸性物质进行吸收。通过资料查询我们对KOH(氢氧化钾，下同)与NaOH(氢氧化钠，下同)进行对比，发现NaOH的碱性更强、成本更低而且不易变质，所以我们选用NaOH作为中和用反应物。可以使汽车尾气中的酸性气体溶于水并与NaOH反应，中和形成盐，以达到处理尾气的效果。（详细过程见后工作原理）

由于我们的装置的反应离不开水，但是NaOH与酸性气体溶于水之后会水解形成H+和OH-（氢离子和氢氧根离子，分别呈酸性、碱性，下同），在未完全反应时，会对内外壳有一定的腐蚀作用，经过考虑，我们决定使用,聚四氟乙烯制作内外壳，以防止被腐蚀。

工作过程：当汽车尾气通过单向阀进入我们的反应腔室的过程中，通过气流利用伯努利原理从外界吸入空气，与尾气中的NO反应，生成NO2。尾气进入反应腔，尾气中的酸性气体(二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳)接触潮湿的NaOH,与其中的水产生反应，形成酸，酸电离出H+与氢氧化钠中的OH-反应，形成水和钠盐，达到处理效果。

由于二氧化碳溶于水然后与NaOH反应形成的碳酸盐同样会和另外两种酸反应，并在反应过程中产生CO2所以，二氧化碳在此装置中只是过路，不会影响效果。

附：反应后物质可用作工业用途，详见“项目前景”。

化学方程式：

·气体与水反应，形成酸：

CO2+H2O?H2CO3

H2O+?3?NO2?=?2?HNO3?+NO

4?NO2?+O2?+?2?H2O=?4?HNO3

·中和反应，产生盐

HNO3?+NaOH=NaNO3?+H2O

H2CO3?+?2?NaOH=Na2CO3?+?2?H2O

Na2CO3?+?2?HNO3?=?2?NaNO3?+H2O+CO2(特殊)

·自然产生的反应(部分，只列举与核心反应有关部分)

2?NO+O2?=?2?NO2

2?NO2?N2O4

机械部件讲解：

单向阀及气压阀

由于反应离不开水，但是水在正常情况下会蒸发，为了避免这一种情况，我们在反应腔的三个口上，都加上了单向阀或气压阀，在不工作状态下，所有阀门均保持关闭，可以保证水分不会蒸发并散逸。同时排气管处的气压阀可以保证反应腔里面有一定的气压，使气体完全反应。

向上弯曲的管子

因为本反应会在反应腔中产生水，因此，为了防止水的流出，我们把进出气体的管子向上弯曲，来防止这一种情况。

除尘部件

因为汽车尾气中有一部分污染物是夹杂在细小颗粒中的（这也是雾霾的成因），所以为了除掉这一部分污染物，我们在进出管子上均加上了第五代防尘窗纱，它通过与空气的摩擦，产生静电以对细小颗粒产生吸附效果。

内胆底托

为了防止腐蚀性液体的流出，我们在底部加上了托底，这样腐蚀性液体就会留在其中了。

·使用时间（反应速率）：

资料来源：/news317727

原文字：据统计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg，碳氢化合物200—400kg，氮氧化合物50—150kg

由于标准汽车尾气中不含有SO2，同时CO2对反应没有影响，所以此处只计算氮氧化合物(NO2及NO)的处理速度。

通过虚拟计算实验我们发现，1克的NaOH可以与4克单位左右的氮氧化合物反应。且根据实际情况，我们决定置入直径10cm长为30cm的NaOH。综合上述信息，计算可用时