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發(fā)布時(shí)間：2019-01-21 10:42:40         來源 :

 

隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，我國大氣污染正從局部單一源污染演變?yōu)槠毡榉植嫉膮^(qū)域復(fù)雜型污染，大氣污染問題已成影響公眾身心健康、制約經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重大問題。大氣污染中所含有的污染物質(zhì)包括含硫化合物、含氮化合物、碳?xì)浠衔铩⒑u素化合物等，現(xiàn)階段，這些有害物質(zhì)的排放量已遠(yuǎn)超過大氣環(huán)境可承受的范圍，這種趨勢下利用有效的技術(shù)手段對大氣環(huán)境進(jìn)行保護(hù)是極為必要的。本文重點(diǎn)分析催化方法對大氣污染中的有害物質(zhì)的凈化機(jī)理及凈化效果，以為改善大氣環(huán)境質(zhì)量起到借鑒作用。
大氣污染的特點(diǎn)及成因
1大氣污染的特點(diǎn)
大氣污染源可以分為天然污染源和人為污染源兩種。天然污染源是指自然災(zāi)害所帶來的有害物質(zhì)， 而人為污染源則是通過人類日常生活及工作所排放的有害物質(zhì)，其可分為工業(yè)污染源、生活污染源以及交通污染源。大氣污染具有以下特點(diǎn)：
①公共性：是指大氣環(huán)境屬于典型的區(qū)域性公共產(chǎn)品，生產(chǎn)并提供此類公共產(chǎn)品屬于區(qū)域共享性公共服務(wù)；②流動性：是指大氣在地形、地貌和氣壓等影響下，污染性氣體會隨之?dāng)U散到其他地區(qū)，跨界影響周邊地區(qū)環(huán)境質(zhì)量；③外部性：是指空氣污染的負(fù)外部性， 污染產(chǎn)生者對他人帶來損害卻不必為之付出成本。
2大氣污染的成因
（1）工業(yè)生產(chǎn)。化工和煤炭企業(yè)是對大氣環(huán)境造成污染的重要企業(yè)，已達(dá)到了污染總排量的30%，其會在日常生產(chǎn)中向大氣排放出大量的有害物質(zhì)及氣體， 這對大氣環(huán)境造成了非常大的影響；
（2）燃燒燃料。盡管我國大部分城市的居民已使用了天然氣，但尚未達(dá)到全面普及的程度，仍以煤作為主要燃料；在其中高硫煤是煤炭市場的主要物質(zhì)， 這種煤在燃燒過程中會向大氣排放大量的二氧化硫，故對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染；
（3）交通運(yùn)輸。在汽車行駛過程中，尾氣會排放出大量的一氧化碳，對居民的身心健康造成嚴(yán)重影響，一些柴油車所排放出來的有毒物質(zhì)及顆粒，甚至?xí)黾泳用窀鞣N疾病的發(fā)生率；
（4）市政建設(shè)。我國市政道路建設(shè)中，通常都帶有斜坡，即道路的路面會低于道路兩側(cè)的人行道， 這樣的設(shè)計(jì)會讓道路路面的灰塵無法被及時(shí)清理掉，灰塵經(jīng)過長時(shí)間的積累，會形成揚(yáng)塵天氣，也會對大氣環(huán)境造成一定的污染。
催化方法發(fā)展現(xiàn)狀
在工業(yè)化社會，催化方法的發(fā)展主要分為三個階段：①石油煉制技術(shù)發(fā)展時(shí)期， 出現(xiàn)了滿足工業(yè)初期發(fā)展需求的催化裂化、異構(gòu)等技術(shù)；②在石油化工迅猛發(fā)展的時(shí)期，出現(xiàn)了分子篩催化技術(shù)；③在大氣環(huán)境問題日益突出的趨勢下，催化方法被逐漸應(yīng)用到大氣環(huán)境保護(hù)中， 可通過消除有害物質(zhì)的催化反應(yīng)來達(dá)到避免二次污染的目的。除此之外，催化方法在汽車尾氣治理中的普及，間接推動了汽車升級改造；同時(shí)在以環(huán)境保護(hù)為主要目的的市場環(huán)境中， 有效推動了經(jīng)濟(jì)社會各方面效益的提升，是環(huán)保時(shí)代發(fā)展過程中不容忽視的技術(shù)之一。
大氣污染防治技術(shù)中的催化方法
1選擇性催化還原法（SCR）
SCR 是指還原劑在催化劑的作用下， 選擇性的將煙氣中的NOx 還原為N2 和H2O 的脫硝方法，具有脫硝效率高（可達(dá)90%以上）、系統(tǒng)操作控制簡單、不會造成二次污染、技術(shù)成熟可靠等特點(diǎn)，被應(yīng)用于燃煤電站煙氣脫硝中。
SCR 系統(tǒng)主要包含氨儲運(yùn)系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、催化劑反應(yīng)室以及相關(guān)的測試控制系統(tǒng)。SCR 脫硝反應(yīng)器主要有高溫高塵布置（圖1）、高溫低塵布置、以及低溫低塵布置三種形式，其中高溫高塵布置應(yīng)用最多，即SCR 反應(yīng)器安裝在空氣預(yù)熱器、電除塵設(shè)備之前，省煤器之后。
在煙氣脫硝的過程中， 催化劑可以使部分煙氣中的二氧化硫氧化生成三氧化硫，其與SCR 脫硝過程中未反應(yīng)的氨反應(yīng)生成硫酸氫銨。在脫硝過程中由于氨的不完全反應(yīng)，SCR 煙氣脫硝過程中氨逃逸是不可避免的， 且氨逃逸時(shí)間會發(fā)生變化， 氨逃逸率主要取決于以下因素： 注入氨流量呈不均勻分布；溫度；催化劑堵塞；催化劑老化。反應(yīng)生成的三氧化硫會進(jìn)
一步同煙氣中逃逸的氨反應(yīng)，生成硫酸氫銨和硫酸銨，其反應(yīng)如下

SCR 催化劑需滿足的條件為：
①熱穩(wěn)定性：催化劑必須具備可在500℃反應(yīng)溫度下長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的能力；②耐磨性：催化劑在應(yīng)用過程中需具備較強(qiáng)的抗磨強(qiáng)度，防止出現(xiàn)磨損情況，而已中毒的催化劑在受到磨損后需將新鮮表面逐漸裸露出來， 可進(jìn)一步提升和保持催化活性；③高活性：該條件需在較大的溫度區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，一般情況下，排氣溫度是在保證脫銷效率的前提下，由鍋爐運(yùn)行負(fù)荷所決定的；④催化床壓力減小和塵埃沉積少：大量實(shí)踐表明，采用蜂窩形狀塊陶瓷或金屬作為催化床， 其所產(chǎn)生的催化效果較好。
2汽車尾氣的催化凈化
汽車尾氣是造成大氣污染的主要污染源， 結(jié)合當(dāng)前大氣污染控制現(xiàn)狀，可采用SCR 催化技術(shù)創(chuàng)建與汽車尾氣相匹配的溫度控制、催化轉(zhuǎn)化及反應(yīng)監(jiān)測等在內(nèi)的控制系統(tǒng)。采用尾氣五氣分析儀對機(jī)動車尾氣所產(chǎn)生的CO、HC、NOx 等氣體成分含量進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果分析機(jī)動車尾氣排放情況。機(jī)動車尾氣成分含量中最主要的成分是NO， 利用SCR 催化技術(shù)對其進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化， 該技術(shù)的應(yīng)用目的是將NO 選擇性的還原成N2。其中NH3 具備較高的選擇性，在一定的溫度范圍內(nèi)，其會與NO 發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)還能不被其中煙氣中的氧所氧化，在這一過程中會有少量的NO2 被還原成N2，其操作原理
如下：

參照上述操作反應(yīng)原理， 可得出催化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)配氣的成分包括NO、O2、NH3、N2，其中N2 為平衡氣體。
3炭吸附和氧化技術(shù)
吸附過程使用新型固體吸附劑能夠可逆地從煙道氣流中捕獲硫化物，相較于其他的用于捕獲硫化物的分離技術(shù)，該方法具有減少再生能耗、大容量、選擇性強(qiáng)、易于處理等優(yōu)勢。故利用改變壓力或溫度的方法在多孔固體介質(zhì)上吸附是一個新興的替代方法， 其在實(shí)際應(yīng)用過程中可減少在氣體捕獲過程中的有關(guān)成本。
有一種炭作為催化劑和吸附劑的工藝由2 個移動床構(gòu)成，在第1 個移動床中活化的“焦”吸附和氧化SO2轉(zhuǎn)化成SO3，SO3與水反應(yīng)生成H2SO4。此反應(yīng)在常溫（20℃）下進(jìn)行。NO2被還原為NO，在650℃下的惰性氣氛下加熱時(shí)“焦”被再生，SO3被還原為SO2，送到另外反應(yīng)器，在49℃下SO2 被炭還原成單質(zhì)硫。第2個移動床加入NH3，用還原法把NO 還原為N2。為了避免S 蒸氣的進(jìn)一步氧化， 應(yīng)當(dāng)使S 蒸氣在反應(yīng)床層中的停留時(shí)間變短，故催化劑的比表面積要小，表面結(jié)構(gòu)上孔徑要寬、孔要淺。反應(yīng)溫度在（200~300）℃范圍內(nèi)，最好在250℃左右，避免在過低溫度下S 蒸氣催化劑表面上凝縮或在過高溫度下氧化。同時(shí)催化劑的活性組分和載體均不應(yīng)對Claus 反應(yīng)平衡有促進(jìn)作用，以避免發(fā)生Claus 逆反應(yīng)。
結(jié)語
綜上所述， 大氣污染防治是全世界各個國家在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中需予以重視的問題之一， 催化方法也是當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)。針對大氣環(huán)境中存在的有害物質(zhì)可采用催化還原法等進(jìn)行處理， 可實(shí)現(xiàn)對大氣污染狀況的有效控制。本文僅針對大氣污染防治技術(shù)中常見的幾種催化方法進(jìn)行分析，其中仍存在諸多不足之處，需要進(jìn)一步研究和完善，另外， 在實(shí)踐中僅依靠技術(shù)手段是無法全面實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境保護(hù)中，需全民參與到大氣污染治理中，進(jìn)而促進(jìn)生態(tài)型、文明型社會的構(gòu)建。