城市汽车尾气污染控制PPT教学课件

氧化反应
CO+1/2O2→CO2 CxHy+（x+y/4）O2 →xCO2+y/2H2O 还原反应
NO+CO →1/2N2+ CO2 2 NO+4H2 → N2+2H2O 4NO+4HC →2N2+2CO2 +H2
水蒸气重整反应 2HC+2H2O→2CO+3H2
水煤气变换反应 CO+H2O →CO2+H2
二、汽车尾气的治理
汽油机工作原理
1、进气冲程 2、压缩冲程 3、做功冲程 4、排气冲程
产生的污染物
主要污染物有CO、NOx和HC(包括芳香烃、 烯烃、烷烃、醛类等)。
另外，还有少量的铅、硫、磷等。
污染物的形成过程
1、一氧化碳（CO）的形成
a、 主要因素：空燃比、空气和燃料的混合程度、内壁的淬 火效应等。
b、 汽油完全燃烧(α>1):理论上 CxHy + (x＋y/4)O2 → xCO2 + (y/2)H2O
但由于混合不均匀造成局部α<1可以产生CO ；另外，CO2 和H2O在高温吸热热，离解也可生成CO。
c 、CO的主要生成过程如下：
RH→R→RO2→RCHC→RCH→CO
2、HC化合物的形成
（1）不完全燃烧(α<1): a、汽车怠速及高负荷工况 b、失火 c、加速或减速
燃料电池电车是在汽车上直接将化学能转换 为电能作为驱动力的车辆。它的燃料电池是将氢 和氧转化成电能的装置。
电 子
氢
电动车 氢离子
电 子
氧（空气）
阳极
电解质
阴极
c 混合动力车（HEV）
混合动力电动车的技术原理是让内燃机在燃烧效率
相对稳定的行驶条件下发电，并将电能储存进电池，借 助电动马达驱使车辆行驶。
一、汽车的现状及其尾气对环境的影响
汽车保有量逐年增长
1950 全世界只有5千万辆； 1995 超过6.5亿； 现在 平均10人有一辆； 2010 估计达8.2亿。 1、民用汽车逐年增加 2、私人汽车快速进入家庭
带来的危害
ＣＯ对人的神经系统有着严 重的破坏作用,ＨＣ中含有 多种致癌物质。ＮＯＸ和Ｈ Ｃ在一定条件下会发生一些 光化学反应,产生光化学烟 雾,造成二次污染。此外,Ｎ ＯＸ也是形成酸雨的重要污 染物之一。
b 三效催化转化器
三效催化器是能同时使CO、HC和NOx三种成分都 得到高度净化的汽车尾气处理装置。
由氧化、还原反应器可以看出，在催化反应器中 氧化和还原反应可以同时发生，但关键是如何使三种污 染物同时获得很高的净化效果。
由图2可见，只有将空燃比精确地控制在理论空燃 比附近很窄的窗口内（一般为14.7±0.25），才能使三 种污染物同时得到净化。
U 型：胃弯曲呈U形，盲囊 部不明显，如银鲳等。
V 型：胃弯曲呈V形，有盲 囊部，但不甚发达，如鲑鳟类、 鲷科等。
Y 型：盲囊部明显突出，贲门部、幽门 部及盲囊部分界明显，如拟沙丁鱼、鳀及鳗 鲡等鱼类的胃。
卜型：盲囊部特别38 延长而发达，幽门部
四、肠（intestine）
软骨鱼类板鳃亚纲的肠可明显分出小肠和大 肠，小肠又可分为十二指肠及回肠。大肠 可分为结肠和直肠。
三效催化器组成：主要是壳体、减振层和催化剂
催化剂的组成：主要有载体、涂层和活性组分
载体：目前市售的汽车排气净化催化剂皆采 用蜂窝状整体式载体，其基质有两大类即堇青石 陶瓷和金属，前者占90％，后者占10％。
涂层：主要是一些多孔性的物质，如氧化铝 与SiO2、MnO、CeO2或ZrO2等氧化物构成的复 合混合物，主要作用是固定催化剂活性组分和提 高载体的表面积。
鳃耙数：第一鳃弓的外鳃耙数。 上鳃耙数：咽鳃骨、上鳃骨上附生的鳃耙数。 下鳃耙数：角鳃骨、下鳃骨上附生的鳃耙数。
也有不分上下鳃耙记载的，记录第一鳃弓外鳃 耙总数。
如鲈的鳃耙数：5～9＋13～16。
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鳙的鳃耙构造
鳙的鳃耙稍短于鳃丝长， 各鳃弓都有两列对称的鳃耙，口 咽腔顶壁每侧有四条腭 褶，口 闭合时，腭褶正好嵌在各鳃弓内 外鳃耙间，鳃耙数多。
鲤科鱼类咽齿的形态、 数目、排列状态是该类鱼 的重要分类依据，并有记 录咽齿的一定格式，称为 齿式。如草鱼齿式为282．5
（二）舌（tongue）
鱼类的舌一般比较原始，没有弹性，不能活 动。
少数鱼类舌退化甚至无舌，如海龙科。 一些鱼类的舌上布有味蕾，并有神经支配。 鱼类的味蕾不仅分布于舌上，在口腔、触须及
车轮
内燃机
离合器
蓄电池
控制器
马达
平行混合
车轮
内燃机
发动机
蓄电池
控制器
连续混合
马达
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第五章 消化系统
The dige第s一tiv节e s消ys化te管m
第二节 消化腺
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几个概念
鱼类消化系统的组成：消化管、各种消化腺。 生理机能：直接或间接担任食物的消化和吸
收。 体腔：鱼类和其他脊椎动物一样，具一肌肉
活性组分：汽车尾气净化催化剂以铂(Pt)、钯 （Pd）、铑（Ph）等贵金属为主要活性组分； 此外，还含镧（La）,钇（Ｙ）和铈（Ce）等稀 土元素作为助剂可使催化剂载体的热稳定性和机 械强度明显提高；有些催化剂还含铜、铬、钴和 锰等贱金属组分。
汽车尾气催化剂的制备
用AlO3溶液
堇青石蜂窝状载体
挂浆
优异的ＨＣ和ＣＯ氧化性能。
进气
Ag/Al2O3
Pt/Al2O3
排气
双催化剂净化汽车尾气
（3）降低汽车污染物排放的清洁汽车燃料技术 a 石油气和天然气燃料
液化石油气(LPG)燃料 压缩天然气(CNG)燃料 液化天然气(LNG)燃料
b 生物质液体燃料
乙醇、裂解油、碱性植物油等生物质液体燃料，可 以作为清洁燃料直接替代汽油、柴油等动力燃料。在 汽油中加入酒精，可提高汽车的辛烷值，改善内燃机 效率，且不必作发动机大的改造。
三、胃（Stomach）
胃位于食道的后方，是消化管最膨大的部分， 接近食道处的部分为贲（beng）门部，胃体 的盲囊状突出部分称盲囊部，连接肠的一端 称为幽门部。
一般鱼类胃的组织由粘膜层、粘膜下层、肌肉 层及浆膜层等四层组成。
圆口类及硬骨鱼类的鲤科、海龙科等鱼类没有
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胃。
硬骨鱼类胃的五种类型
I 型：胃直而稍膨大，呈圆 柱状，无盲囊部，如鲀科鱼类。
“九五”期间，我国重点开展了利用纤维素废弃 物制取乙醇燃料技术的课题。“十五”期间，又安排 了千吨级利用甜高粱茎秆等生物质原料生产液体燃料 的课题，建成木质纤维素酒精和裂解油等液体燃料中 试系统。估计2010年能进入商业化，年产量达到百万 余吨。到2020年，将会有千万吨级规模化生产前景。
c 氢能的开发利用
（2）壁面淬熄效应
是指温度较低的燃烧室壁面对火焰的迅速冷却，使活化分子 的能量被吸收燃烧链反应中断，在壁面形成不燃烧或不完全燃烧 的火焰淬熄层，产生30－50％排气管排放的HC。
（3）壁面油膜和积碳的吸附
3、NOx的生成
NOx：主要NO ,另有少量NO2
（1）瞬时NO
生成量少
碳氢化合物 → CH和CH2 → CN和N → NO
氢是二次能源，具有清洁、无污染、效率高、重量轻和储运 性能好、应用形式多样等优点。在全球实现可持续发展进程中， 氢作为能源利用的前景被人们看好。特别是燃料电池技术获得迅 速发展后，氢的开发利用更赢得了人们的青睐。很多国家已把氢 能——燃料电池系统应用于移动动力系统上。氢的来源极为丰富， 不仅可从常规的化石燃料煤、石油、天然气中制取，还可从清洁 的生物质能、水、太阳能等可再生能源中提取。当前，我国水电 解制氢、生物质气化制氢等技术已趋成熟，并初步形成规模；贮 运氢的技术正在发展之中，随着技术完善和规模扩大，成本将会 逐步下降。特别是燃料电池技术的发展将会加速氢能开发利用的 进程。
a 电动汽车 电动汽车是指以车载蓄电池为动力的汽车，一般由
电源（电池和充电器等）、驱动电机及控制器、底盘和 车身组成。
电池是电动汽车的关键所在，尽管目前电池技术已 有突破性的进展，但出现真正符合市场需求的电池仍需 一段时间。由于高级铅酸电池联盟的资助研发，所以铅 酸电池有望占领机动车电池市场。
b 燃料电池电车（FCV）
鱼类的取食器官还有一些介于这些类型间的过渡类型。
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二、食道（esophagus）
鱼类的食道短而宽，管壁较厚。
组织构成：粘膜层、肌肉层及 浆膜层。肌肉层全由横纹肌 组成。
有选择食物的作用。
食道囊：鲳科鱼类的食道呈卵 圆形的球状物，肌肉壁很厚， 粘膜具几丁质，且有许多长 条状乳头状突起，每一突起 上附有许多小齿状突起36 ，称
壁包围的体腔，有一横隔将体腔分隔为前 后两个腔：围心腔、腹腔。 背腔：容纳肾脏和鳔的空腔。位于腹腔之外。
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第一节 消化管
消化管为一肌肉的管子，起自口，最后从泄殖腔 或肛门开口于外，包括口咽腔、食道、胃、肠 等部分。
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一、口咽腔
鱼类的口腔和咽腔无明显的界限，故称口咽腔， 内有齿、舌及鳃耙等构造。
硬骨鱼类及全头类的肠的末端以肛门开口体 外，板鳃亚纲肠管末端则以肛门开口于泄 殖腔。
鱼类肠管组织由粘膜层、粘膜下层、肌肉层 及浆膜层等组成，多数鱼类缺乏真正的肠 腺。
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鲢的鳃耙构造
鲢的鳃耙构造更复杂，鳃耙长于鳃丝，鳃耙彼 此连成一片，有筛膜覆在鳃耙外侧面，形成 筛板，上有许多不规则孔隙，整个鳃耙似海 绵状。鳃耙数多。
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咽上器官（epibranchial organ）
鲢鱼和鳙鱼的咽 鳃骨和上鳃骨 卷成蜗卷状， 称为咽上器官， 此处相邻两鳃 弓间的鳃耙连 成四个分隔的 鳃耙管。
（2）燃料型NO 生成量少
燃料中的氮化合物 → HCN和NH3 → NO
（3）热力型NO 主要来源
影响因素：温度↑、氧气浓度↑和停留时间↑
降低汽车排放污染物的技术
控制汽车尾气排放污染的措施主要是机内净化和机外控制两 大类技术，而在汽车排气管安装催化转化净化排放气体的方法是
最为有效的机外排气净化方法。
d 其它燃料
除了上述各种替代燃料，我国还正在开展煤的液 化、水煤浆代油的研究，目前正处于中试阶段；有专家 估计，到2010年前后将会进入商业化发展。
（4）中国绿色汽车发展的现状
近年来，中国传统汽车产品的更新步伐加快，整车 及关键零部件水平明显提高，部分产品已经达到国际90 年代水平，轿车产品基本上采用电控燃油喷射系统，在 节能、环保等技术方面跨上了新台阶。目前中国处于商 业化应用及研究开发阶段的清洁汽车种类包括：LPG汽 车、CNG汽车、醇类汽车、混合动力汽车、电动汽车和 燃料电池汽车等。
干燥
活性组分溶液
焙烧
浸渍
成品
焙烧
干燥
汽车尾气制备工艺流程图
实例 贫燃条件下催化净化汽车尾气技术
利用Ag/Al2O3+Pt/Al2O3为催化剂 Ag/Al2O3的ＮＯ还原性能良好,但其活性温度高，而
且在约500℃以上，才能完全氧化ＨＣ和ＣＯ。 Pt/Al2O3催化剂尽管ＮＯ还原性能一般，但其具有
体侧等处均有分布。
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（三）鳃耙（gill raker）
鱼类鳃弓朝口腔的一侧 长有鳃耙，一般每一 鳃弓长有内外两行鳃 耙，其中以第一鳃弓 外鳃耙最长。
鳃耙是鱼类的一种滤食 器官，亦有保护鳃丝 的作用。
鱼类鳃耙的数目、形状 与鱼的食性有一定关 30
鳃耙数
鳃耙的数目在鱼类分类上有时亦作为分类标志 之一。
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口、齿、鳃耙等的结构和机能与食性的关系
口、齿、鳃耙等是鱼类的取食器官，它们的结构和机能与 食性的多样性有密切的关系：
（1）捕捉型：口大，颌骨、犁骨、腭骨上常有锐利的牙齿， 鳃耙短而稀。
（2）吸盘型：无颌骨，舌上有齿，为主要的舐刮器官。 （3）吸吮型：吻呈较长的管状，有时能伸出，一般无齿， 也无鳃耙，通常摄食底栖或水层中的无脊椎动物。 （4）研磨型：牙齿强大，口中大，鳃耙中长，排列较稀。 （5）食浮游生物型：口一般较大或中等大小，也有较小的， 通常不能伸出，齿细小或无齿，鳃耙长而密。
（1）降低污染排放的发量测量
燃油
汽油机
氧传感器
三效催化 转化器
排气
燃油喷射
喷油量
控制电脑
空燃比
c 废气再循环（EGR）
所谓废气再循环就是将部分燃烧尾气返流至进气管 再吸入气缸参加燃烧的方法。
进气
气缸
排气
循环气体
（2）汽车尾气排放后处理技术 a 氧化、还原催化转化器
有些鱼类的唇有味蕾分布。 有些鱼类口边有富有味蕾的须。
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（一）齿teeth
作用：捕食，不能 咀嚼。
硬骨鱼类的齿：可 分为颌齿、腭齿、 犁齿、咽齿等。 统称为口腔齿。
犁齿和腭齿的有无， 左右下咽齿是否 分离或愈合等常 作为分类标志之 27
咽齿
鲤科鱼类的第五鳃弓 的角鳃骨特别扩大，特称 为咽骨或下咽骨，咽骨上 长的齿，就是咽齿。