环境催化
环境保护环境友好催化技术浅谈1
环境保护环境友好催化技术浅谈1环境保护：环境友好催化技术浅谈在当今社会，环境保护已经成为了全球关注的焦点话题。
随着工业化进程的加速和人类活动的不断扩展，环境问题日益严峻，如大气污染、水污染、土壤污染等，给人类的生存和发展带来了巨大的挑战。
为了实现可持续发展，减少环境污染，环境友好催化技术应运而生，并在环境保护领域发挥着越来越重要的作用。
环境友好催化技术是指在化学反应过程中，通过使用高效、选择性好、可重复使用且对环境无害的催化剂，来降低反应条件、提高反应效率、减少副产物的生成，从而实现节能减排和减少环境污染的目的。
与传统的化学工艺相比，环境友好催化技术具有显著的优势，它能够有效地降低能源消耗和原材料的浪费，减少有害物质的排放，提高生产过程的经济性和环境友好性。
在大气污染治理方面，环境友好催化技术有着广泛的应用。
例如，汽车尾气中的氮氧化物（NOx）和一氧化碳（CO）是主要的大气污染物之一。
通过使用催化转化器，可以将这些有害物质转化为无害的氮气（N₂）、二氧化碳（CO₂）和水（H₂O）。
其中，常用的催化剂有铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）等贵金属，它们能够在较低的温度下促进反应的进行，有效地降低汽车尾气的污染排放。
此外，在工业废气处理中，催化氧化技术也被广泛应用于去除挥发性有机物（VOCs）。
通过选择合适的催化剂，可以将 VOCs 氧化为二氧化碳和水，从而达到净化废气的目的。
在水污染治理方面，环境友好催化技术同样发挥着重要的作用。
例如，高级氧化技术（AOPs）就是一种基于催化反应的水污染治理方法。
通过使用催化剂，如二氧化钛（TiO₂），在紫外线的照射下产生强氧化性的自由基，能够将水中的有机污染物分解为无害的物质。
此外，催化还原技术也可以用于去除水中的重金属离子，如六价铬（Cr(VI)）。
通过使用还原剂和催化剂，可以将 Cr(VI)还原为毒性较低的三价铬（Cr(III)），从而降低水污染的危害。
在土壤污染治理方面，环境友好催化技术也为解决这一难题提供了新的思路和方法。
《工业催化基础》课件(第8章-环境催化基础)2015-8
化工资源有效利用国家重点实验室
4
第二节 催化脱硫过程
2、H2还原法
反应式： SO2 + 2H2 = S + 2H2O S + H2 = H2S
常用催化剂：多孔载体负载Fe、Co，Ni等活性组分的催化剂；铝矾土 做催化剂；钌负载于多种载体（MgO、TiO2 、ZrO2 、HfO2 、SiO2 、 Al2O3 和VO2 ）钌催化剂还有一个共同的特点，就是反应的选择性几 乎为百分之百，出口气体中检测不到H2S。催化剂Ru/TiO2 在低温时具 有很高的活性。
• 由于燃煤烟气中的NO浓度低，NO氧化反应的反应速率低，因此必须有催化剂的参与。目前有 三种类型的催化剂，即分子筛、活性炭、金属氧化物或贵金属催化剂。过渡金属离子交换分 子筛对NO氧化有较大活性。所得活性顺序为：Cu2+>Cr3+>Co2+>Fe3+>Ni2+。水和SO2都是烟道 气中存在的物质，它们对催化剂活性有很大影响。氢型丝光沸石也有不错的活性。
含NOx的气体在一定温度和催化剂的作用下，与还原剂发生反应。其中的二氧化氮还原为氮气， 还原剂与气体中的氧发生反应生成水和二氧化碳。还原剂有氢、甲烷、一较化碳和低碳氢化合 物。在工业上可选用合成氨释放气、焦炉气、天然气、炼油厂尾气和气化石脑油等作为还原剂 ，一般将这些气体统称为燃料气。
H2为还原剂时
化工工业资催源化有与效反利应用工国程家研重究点室实验室
1313
第三节 催化脱氮过程
2、催化还原法：
利用不同的还原剂，在一定温度和催化剂的作用下将NOx还原为无害的氮气和水，通称为催化还 原法。净化过程中，可依还原剂是否与气体中的氧气发生反应分为非选择性催化还原和选择性 催化还原两类。
环境催化—原理及应用
环境催化—原理及应用环境催化是一种通过催化剂介导的化学反应来改善环境质量的技术。
它可以用于废气处理、废水处理、固体废物处理等领域。
在环境催化中，催化剂起到了重要的作用，它可以降低反应温度、提高反应速率以及增加反应选择性，从而有效地减少有害物质的排放和转化为无害物质。
环境催化的原理是利用催化剂上的活性位点与反应物发生物理或化学相互作用，从而改变反应的活化能，使反应在较低的温度下发生。
催化剂通常是金属或金属氧化物，具有较高的表面积和活性位点。
活性位点可以吸附反应物分子，并提供一定的反应能垒，使反应物分子更容易发生反应。
此外，催化剂还可以通过提供物理场、有效分离反应物、改变反应物的组态等方式来促进反应的进行。
环境催化在废气处理方面的应用主要包括三个方面：V O C s催化氧化、N Ox催化还原和氧化还原反应。
V O C s催化氧化是将有机废气中的挥发性有机化合物氧化为二氧化碳和水，常用的催化剂有P t、P d、R h等贵金属催化剂。
N O x催化还原是将废气中的氮氧化物还原为氮气，常用的催化剂有R h、I r、P d、N i等贵金属催化剂。
氧化还原反应可以将废气中的有害物质通过催化剂的作用转化为无害物质，常用的催化剂有C u、C o、V等金属氧化物催化剂。
在废水处理方面，环境催化可以应用于有机废水处理、重金属废水处理和氮、磷等无机物废水处理。
有机废水处理常用的催化剂有活性炭、金属氧化物等，它们可以吸附有机物质，降低水中有机物质的浓度。
重金属废水处理主要是通过催化剂与重金属离子发生还原、沉淀或络合等反应，从而将重金属转化为易于处理的无机形态。
氮、磷等无机物废水处理可以通过氧化、还原、吸附等方式实现，催化剂的选择与溶液中的物种密切相关。
在固体废物处理方面，环境催化可以应用于固体废物气化、焚烧和还原等过程。
固体废物气化是将固体废物中的可燃组分转化为高热值的燃料气体，常用的催化剂有镍基催化剂。
焚烧是将固体废物燃烧为无害物质，常用的催化剂有二氧化锆和锆铝混合物。
环境催化考试题及答案
环境催化考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 环境催化主要研究的是哪类催化剂？A. 工业催化剂B. 生物催化剂C. 环境催化剂D. 石油催化剂2. 下列哪项不是环境催化的主要应用领域？A. 废气处理B. 废水处理C. 土壤修复D. 食品加工3. 催化剂的活性中心通常位于哪个部位？A. 表面B. 内部C. 边缘D. 底层4. 催化剂的哪种性质不是其重要特性？A. 高效性B. 选择性C. 稳定性D. 可燃性5. 以下哪个不是环境催化中常用的催化剂类型？A. 金属催化剂B. 金属氧化物催化剂C. 酶催化剂D. 塑料催化剂二、简答题（每题10分，共30分）6. 简述环境催化在大气污染控制中的应用。
7. 解释催化剂的“中毒”现象及其对环境催化的影响。
8. 描述一种环境催化技术，并说明其工作原理。
三、计算题（每题25分，共50分）9. 假设一个工业废气处理装置使用催化剂A，其转化率为80%，若初始废气流量为1000 m³/h，求经过催化剂A处理后的废气流量。
10. 某环境催化过程的速率方程为：r = k[S]，其中r是反应速率，k是速率常数，[S]是底物浓度。
若k=0.1 mol/(L·s)，[S]=0.05 mol/L，求该反应的速率。
答案一、选择题1. C2. D3. A4. D5. D二、简答题6. 环境催化在大气污染控制中的应用主要包括对氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、挥发性有机化合物(VOCs)等有害气体的催化转化，通过催化剂的作用，将这些污染物转化为无害或低毒性的物质，如氮气、水和二氧化碳等。
7. 催化剂的“中毒”现象指的是某些物质（如重金属、硫化物等）吸附在催化剂表面，导致催化剂活性下降或丧失。
这种现象会降低环境催化效率，增加催化剂的更换频率和成本。
8. 一种常见的环境催化技术是光催化氧化，其工作原理是利用光催化剂（如TiO2）在光照条件下产生电子-空穴对，这些电子和空穴能够与水和氧气反应生成具有强氧化能力的羟基自由基，进而氧化分解有机污染物。
环境催化的原理与应用
环境催化的原理与应用
一、环境催化的概述
•环境催化的定义
•环境催化的意义
二、环境催化的基本原理
•催化反应的定义
•催化剂的作用机制
•催化剂的种类与选择原则
三、环境催化的应用领域
•环境污染修复
–大气污染治理
–水环境净化
–土壤修复
•可再生能源开发
–光催化水分解
–电化学催化
•化工过程催化
–催化裂化
–催化氧化反应
–催化燃烧
四、环境催化的关键技术与方法
•催化剂设计与合成
•催化反应动力学研究
•反应机理探究
•催化剂寿命及再生问题
五、环境催化的挑战与展望
•催化剂活性与选择性的矛盾
•催化剂的高效可持续性
•新材料的研发与应用
结论
环境催化作为一种重要的环境保护技术，具有广泛的应用前景。
通过合理设计和选择催化剂，可以实现高效、经济、环境友好的反应过程，实现环境污染修复和可持续能源开发等目标。
然而，目前仍然存在一些挑战，例如催化剂活性与选择性的平衡、催化剂的高效可持续性等。
因此，今后的研究需要致力于催化剂的设计与合成、催化反应动力学研究以及新材料的研发应用。
相信在不断的努力下，环境催化技术将发展得更加成熟和完善，为我们创造一个更加清洁和美丽的环境。
环境保护环境友好催化技术浅谈1
环境保护环境友好催化技术浅谈1环境保护：环境友好催化技术浅谈在当今社会，环境保护已经成为了全球关注的焦点话题。
随着工业化进程的加速和人类活动的日益频繁，环境问题愈发严峻，给地球的生态平衡和人类的可持续发展带来了巨大的挑战。
在众多应对环境问题的策略中，环境友好催化技术正逐渐崭露头角，成为解决环境污染、实现绿色发展的重要手段之一。
环境友好催化技术，顾名思义，是指那些能够在化学反应中提高反应效率、减少副产物生成、降低能源消耗，并对环境产生最小负面影响的催化方法。
它涵盖了广泛的领域，包括化学工业、能源生产、废气废水处理等，为解决各种环境问题提供了有力的支持。
在化学工业中，传统的生产工艺往往伴随着大量的废弃物和污染物排放。
例如，某些有机合成反应需要高温高压的条件，不仅能耗高，而且容易产生有毒有害的副产物。
而环境友好催化技术的应用，可以改变反应的路径和条件，使得反应在更温和的条件下进行，从而减少能源消耗和污染物的生成。
例如，使用新型的固体酸催化剂可以替代传统的液体酸催化剂，在提高反应选择性的同时，避免了液体酸带来的设备腐蚀和环境污染问题。
能源生产是另一个环境友好催化技术发挥重要作用的领域。
随着全球对清洁能源的需求不断增长，燃料电池、太阳能电池等新能源技术的发展备受关注。
在燃料电池中，催化剂对于提高电池的性能和稳定性至关重要。
目前，研究人员正在致力于开发高效、低成本且环境友好的催化剂，以推动燃料电池的大规模应用。
此外，在太阳能转化为化学能的过程中，催化技术也能够促进光催化反应的进行，提高太阳能的利用效率。
废气废水处理是环境保护中的重要环节，而环境友好催化技术在这方面也有着出色的表现。
对于废气中的有害气体，如氮氧化物、二氧化硫等，可以通过催化氧化或还原反应将其转化为无害物质。
在废水处理中，催化降解技术能够有效地分解有机污染物，使其转化为二氧化碳和水等无害物质。
例如，利用光催化技术处理印染废水，可以在常温常压下将染料分子分解，达到净化水质的目的。
环境光催化
环境光催化一、介绍环境光催化近年来，环境质量和人类健康问题愈发严峻，而环境光催化作为一种新型环境治理技术，备受全球研究人员关注。
它通过光催化材料吸收阳光能量产生的电子-空穴对，在空气中自发发生的氧化还原反应，将空气污染物分解为二氧化碳、水和无害的物质，以提高空气质量和减少环境污染。
二、环境光催化的分类1.光催化材料的分类光催化材料根据具体的化学成分、制备方法、形态结构，可分为二氧化钛、纳米贵金属、氧化物等多种类型。
其中，光催化材料的光吸收能力、光催化效率、稳定性和成本等是制约其应用的重要因素。
2.光化学反应的分类光化学反应主要包括光还原和光氧化两大类反应。
当光照射光催化材料表面时，光催化材料吸收光能并激发电子，电子与空穴（正空穴）对分离出来，在催化材料表面吸附的污染物分子分别吸附到空穴和电子，相应的产生的氧化物水分子和光催化物质的反应使污染物脱除，大部分变为二氧化碳和水。
三、环境光催化的应用（一）空气治理目前，环境光催化已广泛应用于室内和室外空气净化，特别是和城市交通密切相关的空气污染。
在这方面，二氧化钛光催化剂是最为成熟的应用。
（二）水污染治理环境水质污染治理量大面广，涉及面更加广泛。
光催化也可以应用于环境水污染治理。
大量的研究表明，纳米光催化材料对水污染物的去除达到了非常良好的效果。
目前，纳米氧化物材料是应用在水污染治理中的研究热点。
（三）废气治理废气治理是环境光催化的另一方面应用领域。
在废气处理方面，和空气治理类似，二氧化钛和贵金属纳米颗粒是最常用，因为二氧化钛具有催化作用，而纳米贵金属主要是在其表面没有饱和化而具有催化上的作用，二者合成后能够共同利用特殊的化学性质，发挥催化污染物分解的能力。
四、环境光催化的未来环境光催化技术将优化和完善纳米材料的制备方法，解决其存在的稳定性、光催化效率的问题，进一步探索其在大规模应用中的经济性和环境的可持续性，为环保事业做出积极贡献。
最后，环境光催化虽然在环保领域有着广阔的应用前景，但依然存在着一些挑战，如研究人员需在广泛的实际应用范围中考虑不同的环境因素和材料性能，以及制备、转化、治理过程的所涉及问题，亟待进一步研究和开发。
环境催化技术
环境催化技术
环境催化技术是一种利用催化剂来促进化学反应，从而解决环境问题的方法。
在环境催化技术中，催化剂可以加速化学反应的速率，提高化学反应的效率，使有害物质被转化为无害或低害物质，从而达到解决环境问题的目的。
环境催化技术广泛应用于各种环境问题中，例如：废气处理：利用催化剂将有害气体转化为无害或低害物质，例如将汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物转化为二氧化碳和水蒸气。
废水处理：利用催化剂将废水中的有害物质转化为无害或低害物质，例如通过催化剂将废水中的重金属离子还原为金属单质或将其转化为沉淀物。
有机废弃物处理：利用催化剂将有机废弃物转化为能源或化工原料，例如通过催化剂将废弃物中的脂肪酸酯转化为生物柴油。
空气净化：利用催化剂将空气中的有害气体或污染物转化为无害或低害物质，例如将甲醛等有害气体在催化剂的作用下转化为无害物质。
环境催化技术的发展对于解决环境问题具有重要
的意义，它能够有效地降低有害物质的排放，提高资源利用率，减少环境污染，促进可持续发展。
环境催化原理
环境催化原理
环境催化是一种通过催化剂在较低温度下促进化学反应的技术，以减少对环境的污染。
环境催化技术可以应用于废气治理、废水处
理等领域，对改善环境质量具有重要意义。
本文将介绍环境催化的
原理及其在环境保护中的应用。
首先，环境催化的原理是基于催化剂对化学反应的促进作用。
催化剂能够降低反应的活化能，加速反应速率，从而在较低的温度
下实现高效的化学转化。
在环境催化中，催化剂可以有效地催化有
害气体的氧化、还原，降解有机废水中的污染物等。
其次，环境催化技术在废气治理中的应用是其中的一个重要领域。
例如，汽车尾气中的一氧化碳、氮氧化物等有害气体可以通过
催化转化为无害的二氧化碳、氮气。
通过在汽车尾气排放系统中加
入催化转化装置，可以有效地减少有害气体的排放，改善空气质量。
此外，环境催化技术在废水处理中也有广泛的应用。
催化剂可
以促进废水中有机物的降解，提高废水处理效率。
同时，环境催化
还可以用于水中重金属离子的去除，减少对水体的污染。
除了在废气治理和废水处理中的应用，环境催化技术还可以用于工业生产过程中的废气处理、有机合成反应等领域。
通过合理设计催化剂的配方和反应条件，可以实现高效、低能耗的化学反应过程，减少对环境的影响。
总的来说，环境催化技术是一种重要的环境保护技术，通过催化剂的作用可以实现高效、低能耗的废气治理、废水处理等过程。
在未来，随着催化剂材料和反应工艺的不断优化，环境催化技术将在环境保护领域发挥更加重要的作用，为改善环境质量做出更大的贡献。
环境催化原理
环境催化原理
催化是一种通过物质的参与，加速化学反应速率的方法。
环境催化是一种特殊的催化过程，其目的是在环境保护和绿色发展的理念下，提高化学反应的效率，并降低对环境的污染。
环境催化的原理主要涉及催化剂和反应物之间的相互作用。
催化剂通常是一种物质，能够降低反应的活化能，从而使反应在较低的温度和压力下进行。
在环境催化中，常用的催化剂包括金属催化剂、金属氧化物催化剂、酸碱催化剂等。
在催化过程中，催化剂与反应物通过物理吸附或化学吸附相互结合。
物理吸附是指催化剂表面与反应物之间的非化学键相互作用，例如范德华力和静电力。
化学吸附则涉及到更强的化学键的形成，例如共价键或离子键。
通过物理吸附或化学吸附，催化剂能够降低反应物的活化能，并提供反应中所需的活性位点。
催化剂与反应物形成反应中间体，在这些反应中间体的存在下，反应路径将发生改变，从而实现了反应速率的提高。
具体来说，反应中间体的形成可能会改变反应物之间的相对位置关系，或者提供一个更容易进行反应的键。
催化剂通过改变反应的活化能和反应路径，实现了对反应速率的调节。
环境催化在环境保护领域具有广泛的应用。
例如，催化剂可以用于净化废气中的有害物质，如二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机化合物等。
此外，环境催化还可以用于水处理、废物处理和能源转化等领域。
总之，环境催化是一种通过催化剂与反应物之间的相互作用，在较低温度和压力下提高化学反应的速率的方法。
通过催化剂的作用，环境催化可以实现对反应速率的调节，从而在环境保护和绿色发展的理念下，提高化学反应的效率，并降低对环境的污染。
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8.4.2 氯氟烃的催化治理
催化分解 Fe2O3/活性炭 活性炭 水解 CCl2F2+2H2O→CO2+2HCl+2HF → Okazaki S, Kurosaki A, Chem Lett, 1989: 1901 氧化分解 沸石
8
汽油机尾气净化催化技术
对三效催化剂的要求 起燃温度低 较高的储氧能力 耐高温、 耐高温、不易老化 对杂质不敏感， 对杂质不敏感，不易中毒 极少产生H 、 极少产生 2S、NH3等物质 价格合理
9
汽油机尾气净化催化技术
三效催化剂尾气净化原理 三效催化剂尾气净化原理 NOx的还原 的还原 NO＋CO＝0.5N2＋CO2 ＋ ＝ NO＋H2＝0.5N2＋H2O ＋ CO及CHx的氧化 及 的氧化 CO＋0.5O2＝CO2 ＋ 4CH＋5O2＝4CO2＋2H2O ＋
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汽油机尾气净化催化技术
助剂的作用
提高γ-Al2O3的热稳定性、减少比 的热稳定性、 提高 表面的损失 提高贵金属的分散度， 提高贵金属的分散度，防止金属 聚集 促进水煤气变换反应
15
汽油机尾气净化催化技术
助剂的作用
CeOx的储放氧性能：扩大操作弹性 的储放氧性能： 的储放氧性能 2CeO2 →Ce2O3+0.5O2
40
8.5.1 清洁汽、柴油的开发 清洁汽、
清洁汽油 加入烷基化油
提高汽油辛烷值 稀释FCC汽油组分中的烯烃和 、N 汽油组分中的烯烃和S、 稀释 汽油组分中的烯烃和 等有害杂质 稀释重整汽油中的芳烃（包括苯） 稀释重整汽油中的芳烃（包括苯）
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8.5.1 清洁汽、柴油的开发 清洁汽、
清洁汽油 烷基化催化剂
温室效应 破坏大气臭氧层
29
8.4.2 氯氟烃的催化治理
1955－1995年南极臭氧浓度的变化 － 年南极臭氧浓度的变化
30
臭氧层破坏的危害
臭氧含量减少1％，地面紫外线增加2％～ 臭氧含量减少 ％，地面紫外线增加 ％～ ％ ％，地面紫外线增加 ％～3％ 人体健康－损坏人体的免疫系统， 人体健康－损坏人体的免疫系统，使呼吸道疾病增加 破坏蛋白质与DNA结构， 破坏蛋白质与DNA结构，引发皮肤癌 DNA结构 使眼睛受损，白内障发病率增高 使眼睛受损， 陆生生态系统－ 陆生生态系统－植物质量下降 水生生态系统－ 水生生态系统－水面附近生物减少 城市空气和建筑材料－光化学烟雾， 城市空气和建筑材料－光化学烟雾，材料老化 大气结构－辐射收支变化， 大气结构－辐射收支变化，气候变化
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汽油机尾气净化催化技术
三效催化剂存在的问题 三效催化剂存在的问题 低温活性差(60~80%的有毒气 的有毒气 低温活性差 体在冷启动时产生) 体在冷启动时产生 催化剂易热失效、 催化剂易热失效、中毒失效 热失效 NOx催化还原效率较差 催化还原效率较差 成本较高
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8.2.2 柴油机尾气净化催化技术
清洁汽油 芳烃：高辛烷值组分 芳烃：
形成致癌性物质苯 增加气缸的积碳， 增加气缸的积碳，增加尾气污染 物的排放
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8.5.1 清洁汽、柴油的开发 清洁汽、
清洁汽油 降烯烃技术
增加氢转移反应， 增加氢转移反应，使烯烃饱和 选择性裂化成碳三和碳四烯烃 增加异构化反应， 增加异构化反应，提高异构化程度 正构烯烃骨架异构化， 正构烯烃骨架异构化，再与醇类进行 醚化反应，使烯烃饱和。 醚化反应，使烯烃饱和。
作为温和的氧化剂
CO2-CH4重整制合成气 CO2-CH4氧化偶联制乙烯 氧化偶联制 CO2氧化乙苯脱氢制苯乙烯
28
8.4.2 氯氟烃的催化治理
氯氟烃（ 氯氟烃（ CFCs）的用途 ）
稳定、无毒和不易燃烧 稳定、 制冷剂、发泡剂、气溶胶喷射剂、 制冷剂、发泡剂、气溶胶喷射剂、 溶剂和清洗剂等
氯氟烃的危害 氯氟烃的危害
4
8.1 环境催化的特点和研究内容
环境催化的研究内容
环境保护催化： 环境保护催化：污染物的治理 机动车尾气净化催化技术 大气中氮氧化物、 大气中氮氧化物、硫化物和可挥 发性有机物的脱除、 发性有机物的脱除、转化 温室气体的消除和转化 环境友好催化： 环境友好催化：减少污染物的排放
5
8.2 机动车尾气净化催化技术
主要污染物： 主要污染物：NOx、颗粒物 、 空燃比高达20， 空燃比高达 ，三效催化剂不适用 氧化型催化转换器： 、 等贵金属 氧化型催化转换器：Pt、Pd等贵金属
HxC、CO减少 ％ 、 减少50％ 减少 颗粒粉尘减少50-70％ ％ 颗粒粉尘减少 多环芳烃及硝基多环芳烃明显减少 有效减少排气的臭味
11
汽油机尾气净化催化技术
活性组分： 、 和 活性组分：Pt、Pd和Rh Pt、Pd：氧化 、 ：氧化CO和CHx 和 Pd氧化 和不饱和烃的活性及耐热 氧化CO和不饱和烃的活性及耐热 氧化 稳定性好于Pt， 稳定性好于 ，但氧化饱和烃及抗中 毒能力不如Pt。 毒能力不如 。 Rh：还原NOx ：还原
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8.3 催化燃烧
燃烧
燃料的燃烧： 燃料的燃烧： 的燃烧
煤、油：产生大量CO、CO2、 产生大量 、 CHx、NOx、 SOx等 、 、 等 天然气： 、 天然气：CO、CHx少；CO2少 少
有机废气的燃烧 有机废气的燃烧
20
8.3 催化燃烧
火焰燃烧
温度高，容易生成NOx 温度高，容易生成 燃烧不完全，产生 及致癌的CHx。 燃烧不完全，产生CO及致癌的 及致癌的 。
22
8.3 催化燃烧
催化燃烧催化剂 贵金属催化剂(Pd、Pt) 、 贵金属催化剂 优点：活性高、 优点：活性高、抗硫性好 缺点：高温易烧结、 缺点：高温易烧结、价格昂贵 氧化物催化剂 单一氧化物:CuO、CoOx、MnOx等 单一氧化物 、 等 复合氧化物:钙钛矿型 钙钛矿型(ABO3):LaMnO3 复合氧化物 钙钛矿型 尖晶石型(AB2O4):CuMn2O4 尖晶石型
18
8.2.2 柴油机尾气净化催化技术
NOx催化转换器： 催 转换器： 催化热分解： 催化热分解：2NO→N2+O2 选择性催化还原：喷入饱和烃和 选择性催化还原：喷入饱和烃和NH3 6NO+4NH3→5N2+6H2O 6NO2+8NH3→7N2+12H2O 4NO2+CH4→4NO+CO2+2H2O 4NO+CH4→2N2+CO2+2H2O
催化燃烧
降低燃烧温度，促进完全燃烧， 降低燃烧温度，促进完全燃烧，改善 燃烧过程。 燃烧过程。
21
8.3 催化燃烧
NOx生成量显著减少 生成量显著减少 氧化反应温度低， 氧化反应温度低，大大抑制空气中 氧化成NOx。 的N2氧化成 。 催化剂的选择性催化作用， 催化剂的选择性催化作用，限制燃 料中的含氮化合物的氧化过程， 料中的含氮化合物的氧化过程，使 其主要生成N 其主要生成 2。
12
汽油机尾气净化催化技术
载体
压力降低，强度高、 压力降低，强度高、比表面 积大，适合高温条件。 积大，适合高温条件。
第一载体：堇青石 多孔陶瓷 多孔陶瓷) 第一载体：堇青石(多孔陶瓷 金属整体材料
优点： 优点：热性能好 缺点：成本高、 缺点：成本高、重量大
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汽油机尾气净化催化技术
第二载体： 载体： γ-Al2O3 高温不稳定， 高温不稳定，在800℃以 ℃ 上会转化成无活性、 上会转化成无活性、比表 面积很小的α-Al2O3。
8 环境催化
① ② ③ ④ ⑤ 环境催化的特点和研究内容 机动车尾气净化催化技术 催化燃烧 CO2和氟氯烃的催化治理 清洁燃料的生产和环境友好催 化技术的开发
1
8.1 环境催化的特点和研究内容
环境催化的特点： 环境催化的特点：
反应条件取决于上游单元无法自 由调节 涉及的范围广 反应条件苛刻
2
8.1 环境催化的特点和研究内容
机动车尾气净化技术
机内净化： 机内净化：改善发动机燃烧状 降低有害物的生成。 况，降低有害物的生成。 机外净化 热反应器 催化反应器
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汽油机尾气净化催化技术
三效催化剂 三效催化剂尾气净化原理 三效催化剂尾气净化原理 三效催化剂的组成 三效催化剂存在的问题及对策 三效催化剂存在的问题及对策
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汽油机尾气净化催化技术
三效催化剂 20世纪 年代 CO及CHx Pt-Pd 世纪70年代 及 世纪 20世纪 年代 NOx 世纪80年代 世纪 ——三效催化剂 三效催化剂 Rh
同时能将CO、CHx及NOx有效地进行催化转化 同时能将 、 及 有效地进行催化转化
Pt-Pd-Rh
Three Way Conversion Catalyst (TWC)
液体酸（ 和 液体酸（HF和H2SO4） 固体酸 杂多酸 分子筛 超强酸
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8.5.1 清洁汽、柴油的开发 清洁汽、
柴油加氢精制
加氢脱硫、脱氮 加氢脱硫、 催化剂 活性组分： 活性组分：Co-Mo、Ni-Mo和Ni-W 、 和 载体:γ-Al2O3、分子筛、硅藻土等 分子筛、 载体
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8.5.1 清洁汽、柴油的开发 清洁汽、
减排 回收：化学吸收、 回收：化学吸收、膜分离技术等 催化利用： 催化利用： 合成甲醇，再进一步转化成汽油、 合成甲醇，再进一步转化成汽油、 烃类和二甲醚等燃料和化工产品 代替CO进行羰基化反应合成酸、酯 进行羰基化反应合成酸、 代替 进行羰基化反应合成酸 合成碳氢化合物
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8.4.1 CO2发 清洁汽、
清洁汽油 烯烃：高辛烷值组分 烯烃：