低溫等離子凈化器排放污染現(xiàn)狀及危害及技術(shù)基

 (一)、低溫等離子凈化器排放污染現(xiàn)狀及危害
1汽車尾氣排放污染現(xiàn)狀
汽車作為較主要的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具，它給人們帶來(lái)方便和的同時(shí)，也帶來(lái)了無(wú)法回避的問(wèn)題。城市空氣中90%以上的一碳、60%以上的碳?xì)浠衔锖?0%以上的氮物來(lái)自汽車排放。隨著世界各國(guó)汽車保有量的增加，汽車已成為城市大氣質(zhì)量惡化的主要污染源，其排放的CO，NOx，HC，SO2，Pb等污染物不僅危害人體健康，還是酸雨和光化學(xué)煙霧的主要成分，汽車尾氣污染已受到廣泛的注視。
隨著我國(guó)建設(shè)小康社會(huì)，經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，我國(guó)的汽車保有量也急劇增加，年增長(zhǎng)率自2001年起一直保持在13%以上。截至2007年底，汽車保有量達(dá)到5700萬(wàn)，超過(guò)1985年的18倍。目前，我國(guó)已取代口本成為僅次于美國(guó)的世界二大新車消費(fèi)市場(chǎng)，同時(shí)還是僅次于口本和美國(guó)的世界第三大汽車生產(chǎn)國(guó)。伴隨著汽車保有量的急劇增長(zhǎng)，我國(guó)汽車污染物排放總量也持續(xù)攀升。2003年機(jī)動(dòng)車碳?xì)浠衔?HC)、一碳(CO)和氮物(NOx)排放量已分別達(dá)到836.1萬(wàn)t，3639.8萬(wàn)t和549.2萬(wàn)t，比1995年分別增加了2.51，2.05和3.01倍。
雖然汽車污染物排放量越來(lái)越大，但是目前我國(guó)的汽車尾氣污染物控制水平還比較低，基本上處于起步時(shí)的水平。因此，研究措施控制汽車尾氣污染物排放已經(jīng)刻不容緩。
2尾氣中主要成分的危害
汽車廢氣排放主要來(lái)源于三個(gè)方面：①?gòu)呐艢夤芘懦龅奈矚?，主要成分是一碳，碳?xì)浠衔?HC)和氮合物(NOx)，其它還有二硫(SOZ)、鉛化合物和炭煙等；②竄氣，即從活塞與氣缸之間的間隙漏出，再自曲軸箱經(jīng)通氣管排出的燃燒氣體，其主要成分是HC；③從油箱、化油器浮子室以及油泵接頭等處蒸發(fā)出的汽油蒸汽，成分是HC。
上述成分中，CO，HC和NOx是汽油汽車尾氣排放的主要污染物。目前實(shí)施的排放法規(guī)和凈化措施都旨在降低這三種成分的含量。本文研究的低溫等離子體凈化裝置即以降低汽油汽車尾氣中CO，HC和NOx三種污染物的排放量為目標(biāo)。下面分別介紹這三種主要污染物的危害。
①一碳的危害
一碳(CO)無(wú)色無(wú)臭，是一種窒息性的有毒氣體。它由汽車燃料中烴的不燃燒產(chǎn)生，可經(jīng)呼吸道進(jìn)入肺泡，被血液吸收，而它較易與血液中有輸氧能力的血紅素蛋白(Hb)結(jié)合，它與Hb的親和力是氧與Hb親和力的300倍，因而當(dāng)人吸入含有CO的氣體時(shí)，人體血液中的Hb便立即同CO結(jié)合，生成CO-Hb，而不是與O：結(jié)合成O-Hb，從而降低血液的載氧能力，削弱血液對(duì)人體組織的輸氧量，導(dǎo)致心臟、頭腦等重要器官嚴(yán)重缺氧，引起頭暈、惡心等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使心血管工作困難，直至死亡。另外，CO也能促使NO向NOZ轉(zhuǎn)化，使形成光化學(xué)煙霧的趨勢(shì)加強(qiáng)。
②碳?xì)浠衔锏奈：?/span>
碳?xì)浠衔?HC)包括未燃和未燃燒的燃油、潤(rùn)滑油及其裂解產(chǎn)物和部分物，如苯、醛、酮、烯、多環(huán)芳香族碳?xì)浠锏?00多種復(fù)雜成分。飽和烴的危害一般不大，甲烷氣體性，乙烯、丙烯和乙炔主要會(huì)對(duì)植物傷害。
但是，不飽和烴有很大的危害性。苯是無(wú)色類似汽油味的氣體，可引起食欲不振、體重減輕、易倦、頭暈粘膜出血等癥狀，也可引起血液變化，紅血球減少，出現(xiàn)貧血，還可導(dǎo)致白血病。而甲醛，丙烯醛對(duì)醛類氣體也會(huì)對(duì)眼、呼吸道和皮膚有強(qiáng)刺激作用，超過(guò)濃度，會(huì)引起頭暈、惡心、紅血球減少、貧血和中毒。低溫等離子凈化器特別是帶多環(huán)的多環(huán)芳香烴，如苯并花及硝基烯都是強(qiáng)致癌物。同時(shí)，烴類成分還是引起光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。
③氮物的危害
氮物(NOx)是NO及NOx的總稱。汽車尾氣中氮物的排放量取決于氣缸內(nèi)燃燒溫度、燃燒時(shí)間和空燃比等因素。燃燒過(guò)程排放的氮物中以上可能是NOx，NO2只占其余的少量。NO無(wú)色無(wú)味，只有輕度刺激性，它與血液中血紅蛋白(Hb)的結(jié)合能力比CO還強(qiáng)，時(shí)還能引起神經(jīng)系統(tǒng)的障礙，且易成劇毒的NO2。NO：褐色有毒，空氣中含量為0.1ppm時(shí)，即可嗅到它的臭味；含量在150ppm以上對(duì)人的呼吸器官就有強(qiáng)烈刺激作用，引起肺水腫，嚴(yán)重者可致肺疽，有生命危險(xiǎn)。同時(shí)，NOx還是產(chǎn)生酸雨和引起氣候變化、產(chǎn)生煙霧的主要原因。NOx與HC會(huì)在強(qiáng)烈太陽(yáng)光紫外線照射下相互作用，從而產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，使毒性加劇。光化學(xué)煙霧具有的性，可使橡膠開(kāi)裂，并使大氣能見(jiàn)度降低；對(duì)眼睛和呼吸道具有的刺激性，損害人腦，影響兒童智商，同時(shí)還損害人體的肺功能，是目前城市中肺癌發(fā)病率增加的重要原因之一。
(二)、等離子凈化器技術(shù)與光催化技術(shù)結(jié)合去除污染物的基本原理
通過(guò)浸漬的方法將催化劑P25負(fù)載于活性炭網(wǎng)上，形成催化劑膜。室內(nèi)污染物濃度與工業(yè)排放濃度相差甚遠(yuǎn)，活性炭網(wǎng)在負(fù)載催化劑的同時(shí)提高污染物的局部濃度，等離子凈化器在結(jié)合作用時(shí)，光催化與等離子體同時(shí)作用于局部濃度較高的污染物，除外在光源對(duì)催化劑起到激發(fā)外，等離子體產(chǎn)生過(guò)程中碰撞電離過(guò)程中產(chǎn)生的能級(jí)躍遷所釋放出來(lái)的光能在387.5nm以下的紫外光，因而具有激發(fā)納米顆粒產(chǎn)生空穴和電子的作用；在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，電子的定向運(yùn)動(dòng)有利于減小電子空穴的復(fù)合；光催化對(duì)甲醛的去除具有不性，等離子體的存在，可對(duì)污染物進(jìn)一步進(jìn)行電離，因而可以提高污染物的去除程度；等離子體在應(yīng)用過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體的臭氧，活性炭網(wǎng)上如負(fù)載合適的催化劑可加快臭氧的，提供多的活性粒子氧原子，因而結(jié)合作用去除污染物是通過(guò)光催化與等離子體的共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即在利用各自去除污染物的特性同時(shí)，彼此之間能夠克服缺陷，提高污染物處理量和去除的程度，加快光催化技術(shù)和低溫等離子體技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。