陈瑜
摘 要：大气是人类赖以生存的基本条件，由于某种物质的介入，会改变大气的物理与化学性质，从而产生大气污染。近年来大气污染现象屡见不鲜，不仅传统的酸雨、光化学烟雾造成大气污染，温室效应和VOC（挥发有机化合物）也带来雾霾等大气污染问题。大气污染在很大程度上影响人们的健康，应当采用科学的方法对大气进行净化。催化方法在大气污染治理中具有重要的意义，它更适宜解决因为VOC导致的污染问题。该文主要分析有效的大气污染的催化治理技术。
关键词：大气污染 治理技术 催化方法 现状分析
中图分类号：O643.3;X51 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）07（b）-0089-03
Catalytic Technology in Air Pollution Control
CHEN Yu
（Chongqing Environmental Protection Engineering Design and Research Institute Co.， Ltd.， Chongqing， 400020 China）
Abstract： The atmosphere is the basic condition for human survival. Due to the intervention of some substances， the physical and chemical properties of the atmosphere will be changed， resulting in air pollution. In recent years， air pollution is common. Not only traditional acid rain and photochemical smog cause air pollution， but also greenhouse effect and VOC （volatile organic compounds） bring smog and other air pollution problems. Air pollution affects people's health to a great extent， so we should adopt scientific methods to purify the atmosphere. Catalytic method plays an important role in air pollution control. It is more suitable to solve the pollution problem caused by VOC. This paper mainly analyzes the effective catalytic treatment technology of air pollution.
Key Words： Air pollution; Governance technology; Catalytic method; Current situation analysis
1 我國大气污染的现状分析
1.1 大气污染的特点
气污染具有公共性特征，这种污染主要影响一定的区域范围，流动性污染是指大气地形、地貌和气压影响下的污染，污染气体会逐渐地扩散，并且形成跨界影响。大气污染具有外部性特征，空气污染具有负外部性，对污染生产者也带来较大损害，并且付出较为严重的治理成本。
1.2 大气污染的主要原因
大气污染是由于多种原因造成的，主要原因是工业生产、化工生产、煤炭燃烧，以及汽车尾气等造成的。目前工业企业的污染总排量已经达到了30%，日常生产中会排出大量含量有害物质的气体，这对大气环境造成了不可估量的影响。燃烧燃料也是造成大气污染的重要原因，我国大部分城市已经普及天然气，但是部分居民仍以煤作为主要燃料，我国冬季取暖仍以烧煤为主，一些含有高硫的煤未达到燃烧标准，在燃烧的过程中会产生大量的二氧化硫气体，因此会造成严重的污染。交通运输也是造成污染的重要原因，尾气会排放出大量的一氧化碳，因此会对居民身心健康造成严重的影响，一些柴油车排放的有毒物质也会造成各种疾病的发病率的增高。市政建设也会造成一定的大气污染。例如，我国城市道路建设中常常会大陡坡修建公路的现象，道路的路面会低于道路两侧人行道，这样的设计会造成道路表面的灰尘无法清理的问题，灰尘长时间积累会形成扬尘的天气，因此也会对城市的大气环境造成一定的损坏。
1.3 催化方法的发展情况
大气污染治理的催化方法由传统到现代经历了3个阶段，在工业化社会进程中不同方法都有着较大的使用价值，对特定时期的大气污染治理做出巨大贡献。首先，石油炼制技术发展的速度较快，运用这种技术可以满足工业初期的催化裂化、异构技术的需要。其次，在石油技术快速发展的20世纪90年代出现了分子筛催化技术，它以分子筛为催化剂的活性组成成分，它具有离子交换性，具有良好的热稳定性和水热稳定性，并且可以制成高选择性的催化剂。最后，在大气环境问题日益突出的当下，催化方法逐步地被广泛应用，可以通过消除有害物质的催化反应达到避免二次污染的目标。催化方法可以广泛地用于汽车尾气的治理与普及方面，从而间接地推动了汽车催化器的改造。
2 大气污染防治主要催化方法
2.1 选择性催化还原法
选择性催化还原法也称为SCR，是指还原剂在催化剂的辅助下选择性的将烟气中的NOX还原为N2和H2O，在催化还原时还可以采用脱硝方法，这样的操作较为简单，不会造成环境的二次污染。在脱硝反应过程中需要进行高温布置，反应温度在290℃～420℃之间，有些SCR脱硝中还有部分污染物未能反应，例如未反应的氨会形成硫酸氨。氨不能完全反应现象在现有的技术体系中还不能完全避免，这主要是因为反应室注入的氨流量分布不均匀造成的，有时因为温度控制不当，或者催化剂老化，这些问题也会造成烟气中氨反应不当问题。应当保证催化剂的有效性，重点控制催化剂的热稳定性，保证催化剂在500℃以下时间的运转能力，提高催化剂的耐磨性，从而防止出现表面磨损的情况。
硝酸反应式为：
（1）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（主要反应）
（2）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
（3）NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O（主要反应）
2.2 催化净化技术
催化净化技术主要用来处理大气中的汽车尾气污染。汽车尾气已经成为大气污染的重要原因，是城市大气污染的重要源头。具体可以采用SCR催化技术，创建与汽车尾气相匹配的温度控制方法，形成综合性的催化转型反应机制，加大对城市空气汽车尾气的控制性。具体可以采用五气分析仪对CO、HC、NOx等气候的含量进行检测。由于汽油在燃烧过程中生成的有害气体不可避免，热反应器对CO、HC的转化率有限，因此需要催化净化。隨着我国提出零排放的治理理念，应当根据检测结果确定汽车尾气的排施情况，然后适当地运用SCR技术进行有选择性的还原，同时保证催化还原不被烟气中的氧所氧化。经过配气系统的控制和温度控制，在催化剂制备辅助下可以有效地控制汽车尾气的转化率。汽车尾气催化剂主要由载体、高比表面涂层、活性组分和助剂构成，现在使用的催化剂以负载型居多，多以固体形态存在，现代汽车尾气催化齐还要保证足够的耐高温性、较低的热膨胀系数和良好的热容量，以及保证较高的而腐蚀性，并且适用于再生形式，要求载体材料丰富，而且价格相对便宜。
2.3 炭吸附氧化技术
炭吸附氧化技术可以有效地捕捉大气中的硫化物，它主要使用新型固体吸附剂，实现了对硫化物的深度分离。该方法有助于减少大气治理的能耗，具有大容易选择性吸附硫化物的技术优势，碳吸附氧化技术还可以通过改变压力或温度的方法降低气体捕获的成本。炭吸附氧技术主要使用炭作为催化剂与吸附剂，它的工艺主要由两个移动床构成，在第一个移动活化焦吸附和氧化SO2，并且经过硫化反应生成硫酸。这一过程主要在常温下进行。大气中的NO2还可以被还原为NO，然后在650℃的高温下加热焦化，然后在第2个床加入NH3，并且最终还原成N2。在这一过程中还要尽量地避免硫被氧化，重点减少硫蒸气在反应床停留的时间，控制好催化剂的表面积，做到催化剂表面孔径宽，孔洞浅，反应温度控制在300℃范围以内，避免过低温度下的硫蒸气在催化剂表面凝缩，而且还要采用有效措施控制催化过程中的逆反应现象。
2.4 纳米光催化技术
太阳能已经成为一种重要的能源形式，利用太阳能可以有效地治理大气污染，纳米催化技术是当前应对大气污染的重要技术手段，这种治理技术手段与传统的催化还原反应治理具有明确的优势。它的操作较为简单，可以防止二次污染，半导体材料在催化氧化过程中会激发出VB上的电子，活泼的电子移动至半导体界面，再通过氧化还原反应得到羟基自由基与超氧自由基，从而达到对污染物降解的效果。纳米材料可以更好地保证污染物被吸附在催化剂上，而且具有含毒性低的特征，其催化性能更高，从而保障新型环境净化的顺利进行，同时保证对附产物有较好的处理能力。但是纳米光催化材料的稳定性还不强，还要进一步提高催化剂的活性。
3 结语
大气污染防治我国环境治理的重要课题，也是应当引起广泛重视的重要问题。合理的催化方法可以提高大气治理的有效性，提高大气污染物处理的质量。该文介绍的纳米光催化技术、选择性催化还原法、炭吸附氧化技术还有许多不完善之处，在实际大气治理中仅依靠单一技术也不能达到有效进行大污染治理的目标，还要建立全民参与的大气污染治理机制，提高大气治理的有效性。
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