汽车尾气处理(小论文)
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△fGm⊙(NO,g)=86.57(kj·mol-¹)
Sm⊙（CO,g）=197.56(J·K-¹·mol-¹) Sm⊙(CO2,g)=213.6(J·K-¹·mol-¹)
Sm⊙(NO,g)=210.65(J·K-¹·mol-¹) Sm⊙(N2,g)=191.5(J·K-¹·mol-¹)]
反应方程式：2CO+2NO＝2CO2+N2
汽车尾气处理（小论文）
F1115002 5111509040周于聪
【摘要】汽车尾气是大气污染的主要来源之一，而尾气的催化转化是目前处理尾气污染的主要手段。本文简述了尾气的主要污染物及其危害，尾气催化转化的主要过程及其反应方程式，并通过简要计算证明其可行性和温度等相关数据，简单介绍了目前比较广泛使用的催化剂及其今后的一些发展方向。
一氧化碳（CO）与人体中的血红蛋白（Hb）的亲和力明显高于氧气（O2），一旦人体吸入较大量的CO，因发生如下反应：HbO2+CO↔HbCO+O2，导致人体缺氧，危及生命。
碳氢化合物（HC）本身即具有致癌作用，且会强烈刺激眼睛和呼吸道，在空气中易与氮氧化物（NOX）在太阳光下产生光化学烟雾，造成大气污染，严重时甚至可以使人麻痹中毒。
【关键词】汽车尾气、催化转化，催化剂，尾气处理反应式，尾气处理温度
【引言】随着现代社会的不断发展，人们的生活水平的不断提升，汽车的购买量和使用量快速增长，与之而来的汽车尾气污染问题也愈来愈严重，寻找高效可行的尾气处理技术变得越来越急切。
一、汽车尾气中的主要污染物及其危害
汽车尾气中含有因不完全燃烧产生的碳氢化合物（HC），一氧化碳（CO），氮氧化物（N源自文库X）以及少量的二氧化硫（SO2）和铅化合物等，这些有害物质直接排放对人体及环境会造成严重的后果。
学学报，2004
4、康新婷,汤慧萍,张健,吴贤, 汽车尾气净化用贵金属催化剂研究进展,稀有金属材料与工程，2006
5、曹磊 . 汽车尾气净化催化剂的研究进展.污染防治技术，2008
6、黎展毅,颜幼平,蔡河山 . 几种新型的汽车尾气净化催化剂 . 广东化工，2005
四、简述常用催化剂和发展方向
目前汽车尾气净化催化剂主要有贵金属三效催化剂、稀土掺杂型催化剂和复合金属氧化物型催化剂。
贵金属催化剂[3、4]：上世纪80年代,美国首先推出了含Pt、Rh、Pd的贵金属三效催化剂。到90年代,贵金属三效催化剂的功能涉及面更广,还能解决汽车冷启动时的污染控制。但对燃料种类和发电机有一定要求。由于贵金属Pd价格远低于Pt、Rh,因此以Pd替代Pt、Rh已成为贵金属催化剂的一个发展方向。张燕，肖彦等[8]对不同配比的Pd、Pt、Rh三效催化剂性能进行了研究，付名利,叶代启等[9]对铑含量对贵金属型三效催化剂性能的影响进行了研究。对目前国内的三效催化剂产业与国外相比还有较大差距，随着国家排放法规的不断严格，国内三效催化剂产业进程将大大加快。在我国没有单独的贵金属矿藏，用于三效催化剂的贵金属主要依赖于进口。而另一方面，国内稀土资源却非常丰富。随着市场贵金属价格的不断上涨，对三效催化剂的研究开始更关注贵金属的用量及开发单钯的三效催化剂和采用非贵金属作催化剂的活性组分。
△rHm⊙=2△fHm⊙(CO2,g)-2△fHm⊙（CO,g）-2△fHm⊙(NO,g)
=2*（-393.51）-2*（-110.52）-2*（90.25）
=-746.48(kj·mol-¹)
△S=2Sm⊙(CO2,g)+Sm⊙(N2,g)-2Sm⊙（CO,g）-2Sm⊙(NO,g)
=2*213.6+191.5-2*197.56-2*210.65
氮氧化物（NOX）主要是NO和NO2，其中高浓度的NO能引起中枢神经瘫痪及痉挛,NO2能引起人体中毒,易是酸雨的主要成因之一。
倘若汽车尾气不及时有效的处理其严重生态影响和社会影响不堪设想，甚至会阻碍社会的进一步发展。
二、我国汽车尾气的排放现状
据最新的环境保护部报告显示[1]：2009年，全国机动车排放污染物5143.3万吨，其中一氧化碳（CO）4018.8万吨，碳氢化合物（HC）482.2万吨，氮氧化物（NOx）583.3万吨，颗粒物（PM）59.0万吨。汽车是机动车污染物总量的主要贡献者，其排放的CO和HC超过70%，NOx和PM超过90%。
CO、HC氧化反应:2CO+O2＝2CO2
2H2+O2＝2H2O
HC+O2→CO2+ H2
NO的反应:2CO+2NO＝2CO2+N2
HC+NO→CO2+N2
2H2+2NO＝2H2O +N2
水蒸气重整反应: HC+H2O→CO +H2
水煤气转换反应: CO+H2O＝CO2+H2
3、最主要反应式及其可行性的计算
由以上数据可见，汽车尾气处理压力巨大且十分重要，更高效的处理技术将是今后研究的一大方向。
三、汽车尾气的催化转化（三效催化剂为例）
1、三效催化剂的基本原理
通过催化剂的作用，把CO、HC、NOX分别氧化、还原为对人体健康无害的二氧化碳（CO2）、氮气（N2）和水蒸气（H2O）。
2、三效催化剂的主要反应方程式
[参考数据[2]：△fHm⊙（CO,g）=-110.52(kj·mol-¹)△fHm⊙(CO2,g)=-393.51(kj·mol-¹)
△fHm⊙(NO,g)=90.25(kj·mol-¹)
△fGm⊙（CO,g）=-137.15(kj·mol-¹)△fGm⊙(CO2,g)=-394.36(kj·mol-¹)
钙钛矿型催化剂: 钙钛矿型催化剂的化学式一般以ABO3表示, A通常是碱金属、碱土金属或稀土等离子半径较大的金属,B则是离子半径较小的过渡金属,如Co、Mn、Cu、Ni等,在此类催化剂中,以稀土元素和过渡金属元素组成的复合ABO3型催化剂性能较优,在中温区和中等空速时,具有与贵金属催化剂相近的催化活性,且高温下稳定,抗S、P等中毒能力强等,与贵金属催化剂十分接近。此外,贵金属取代或掺杂的钙钛矿型复合氧化物催化剂对处理汽车尾气也非常有效,这都是三效催化剂的发展方向[5、6]
=-197.72(J·K-¹·mol-¹)
由△G=△H-T△S＜0得T＜3775.44K
由上述计算结果可知，该反应是放热反应，温度越低反应进行越彻底，当温度大于3775.44K时反应不能再自发进行。所以要使该反应高效进行，在添加催化剂的同时还应注意温度的控制。由于汽油燃烧时气缸内的温度在500℃以上，上述反应进行的程度不大，要采取适宜的降温措施来提高反应的转化效率，目前在实际应用采用的一般是加长汽车排气管的长度来达到一定的降温目的，尽可能减少CO、NO等有害气体的排放。
【结语】随着现代化发展对汽车需求的增长和国家对尾气排放的标准及相关法律法规的日益严格，汽车尾气处理技术仍待先进化，汽车尾气净化催化剂的研究空间非常广阔。
参考文献：
1、环境保护部 《中国机动车污染防治年报（2010年度）》
2、陈虹锦，《无机与分析化学（第二版）》，2008年7月出版，科学出版社
3、郑育英,邓淑华,黄慧民,周立清,余双平.汽车尾气净化催化剂的研究进展. 广东工业大
Sm⊙（CO,g）=197.56(J·K-¹·mol-¹) Sm⊙(CO2,g)=213.6(J·K-¹·mol-¹)
Sm⊙(NO,g)=210.65(J·K-¹·mol-¹) Sm⊙(N2,g)=191.5(J·K-¹·mol-¹)]
反应方程式：2CO+2NO＝2CO2+N2
汽车尾气处理（小论文）
F1115002 5111509040周于聪
【摘要】汽车尾气是大气污染的主要来源之一，而尾气的催化转化是目前处理尾气污染的主要手段。本文简述了尾气的主要污染物及其危害，尾气催化转化的主要过程及其反应方程式，并通过简要计算证明其可行性和温度等相关数据，简单介绍了目前比较广泛使用的催化剂及其今后的一些发展方向。
一氧化碳（CO）与人体中的血红蛋白（Hb）的亲和力明显高于氧气（O2），一旦人体吸入较大量的CO，因发生如下反应：HbO2+CO↔HbCO+O2，导致人体缺氧，危及生命。
碳氢化合物（HC）本身即具有致癌作用，且会强烈刺激眼睛和呼吸道，在空气中易与氮氧化物（NOX）在太阳光下产生光化学烟雾，造成大气污染，严重时甚至可以使人麻痹中毒。
【关键词】汽车尾气、催化转化，催化剂，尾气处理反应式，尾气处理温度
【引言】随着现代社会的不断发展，人们的生活水平的不断提升，汽车的购买量和使用量快速增长，与之而来的汽车尾气污染问题也愈来愈严重，寻找高效可行的尾气处理技术变得越来越急切。
一、汽车尾气中的主要污染物及其危害
汽车尾气中含有因不完全燃烧产生的碳氢化合物（HC），一氧化碳（CO），氮氧化物（N源自文库X）以及少量的二氧化硫（SO2）和铅化合物等，这些有害物质直接排放对人体及环境会造成严重的后果。
学学报，2004
4、康新婷,汤慧萍,张健,吴贤, 汽车尾气净化用贵金属催化剂研究进展,稀有金属材料与工程，2006
5、曹磊 . 汽车尾气净化催化剂的研究进展.污染防治技术，2008
6、黎展毅,颜幼平,蔡河山 . 几种新型的汽车尾气净化催化剂 . 广东化工，2005
四、简述常用催化剂和发展方向
目前汽车尾气净化催化剂主要有贵金属三效催化剂、稀土掺杂型催化剂和复合金属氧化物型催化剂。
贵金属催化剂[3、4]：上世纪80年代,美国首先推出了含Pt、Rh、Pd的贵金属三效催化剂。到90年代,贵金属三效催化剂的功能涉及面更广,还能解决汽车冷启动时的污染控制。但对燃料种类和发电机有一定要求。由于贵金属Pd价格远低于Pt、Rh,因此以Pd替代Pt、Rh已成为贵金属催化剂的一个发展方向。张燕，肖彦等[8]对不同配比的Pd、Pt、Rh三效催化剂性能进行了研究，付名利,叶代启等[9]对铑含量对贵金属型三效催化剂性能的影响进行了研究。对目前国内的三效催化剂产业与国外相比还有较大差距，随着国家排放法规的不断严格，国内三效催化剂产业进程将大大加快。在我国没有单独的贵金属矿藏，用于三效催化剂的贵金属主要依赖于进口。而另一方面，国内稀土资源却非常丰富。随着市场贵金属价格的不断上涨，对三效催化剂的研究开始更关注贵金属的用量及开发单钯的三效催化剂和采用非贵金属作催化剂的活性组分。
△rHm⊙=2△fHm⊙(CO2,g)-2△fHm⊙（CO,g）-2△fHm⊙(NO,g)
=2*（-393.51）-2*（-110.52）-2*（90.25）
=-746.48(kj·mol-¹)
△S=2Sm⊙(CO2,g)+Sm⊙(N2,g)-2Sm⊙（CO,g）-2Sm⊙(NO,g)
=2*213.6+191.5-2*197.56-2*210.65
氮氧化物（NOX）主要是NO和NO2，其中高浓度的NO能引起中枢神经瘫痪及痉挛,NO2能引起人体中毒,易是酸雨的主要成因之一。
倘若汽车尾气不及时有效的处理其严重生态影响和社会影响不堪设想，甚至会阻碍社会的进一步发展。
二、我国汽车尾气的排放现状
据最新的环境保护部报告显示[1]：2009年，全国机动车排放污染物5143.3万吨，其中一氧化碳（CO）4018.8万吨，碳氢化合物（HC）482.2万吨，氮氧化物（NOx）583.3万吨，颗粒物（PM）59.0万吨。汽车是机动车污染物总量的主要贡献者，其排放的CO和HC超过70%，NOx和PM超过90%。
CO、HC氧化反应:2CO+O2＝2CO2
2H2+O2＝2H2O
HC+O2→CO2+ H2
NO的反应:2CO+2NO＝2CO2+N2
HC+NO→CO2+N2
2H2+2NO＝2H2O +N2
水蒸气重整反应: HC+H2O→CO +H2
水煤气转换反应: CO+H2O＝CO2+H2
3、最主要反应式及其可行性的计算
由以上数据可见，汽车尾气处理压力巨大且十分重要，更高效的处理技术将是今后研究的一大方向。
三、汽车尾气的催化转化（三效催化剂为例）
1、三效催化剂的基本原理
通过催化剂的作用，把CO、HC、NOX分别氧化、还原为对人体健康无害的二氧化碳（CO2）、氮气（N2）和水蒸气（H2O）。
2、三效催化剂的主要反应方程式
[参考数据[2]：△fHm⊙（CO,g）=-110.52(kj·mol-¹)△fHm⊙(CO2,g)=-393.51(kj·mol-¹)
△fHm⊙(NO,g)=90.25(kj·mol-¹)
△fGm⊙（CO,g）=-137.15(kj·mol-¹)△fGm⊙(CO2,g)=-394.36(kj·mol-¹)
钙钛矿型催化剂: 钙钛矿型催化剂的化学式一般以ABO3表示, A通常是碱金属、碱土金属或稀土等离子半径较大的金属,B则是离子半径较小的过渡金属,如Co、Mn、Cu、Ni等,在此类催化剂中,以稀土元素和过渡金属元素组成的复合ABO3型催化剂性能较优,在中温区和中等空速时,具有与贵金属催化剂相近的催化活性,且高温下稳定,抗S、P等中毒能力强等,与贵金属催化剂十分接近。此外,贵金属取代或掺杂的钙钛矿型复合氧化物催化剂对处理汽车尾气也非常有效,这都是三效催化剂的发展方向[5、6]
=-197.72(J·K-¹·mol-¹)
由△G=△H-T△S＜0得T＜3775.44K
由上述计算结果可知，该反应是放热反应，温度越低反应进行越彻底，当温度大于3775.44K时反应不能再自发进行。所以要使该反应高效进行，在添加催化剂的同时还应注意温度的控制。由于汽油燃烧时气缸内的温度在500℃以上，上述反应进行的程度不大，要采取适宜的降温措施来提高反应的转化效率，目前在实际应用采用的一般是加长汽车排气管的长度来达到一定的降温目的，尽可能减少CO、NO等有害气体的排放。
【结语】随着现代化发展对汽车需求的增长和国家对尾气排放的标准及相关法律法规的日益严格，汽车尾气处理技术仍待先进化，汽车尾气净化催化剂的研究空间非常广阔。
参考文献：
1、环境保护部 《中国机动车污染防治年报（2010年度）》
2、陈虹锦，《无机与分析化学（第二版）》，2008年7月出版，科学出版社
3、郑育英,邓淑华,黄慧民,周立清,余双平.汽车尾气净化催化剂的研究进展. 广东工业大