等離子體協(xié)同催化凈化柴油機尾氣顆粒物研究.pdf

1、柴油機尾氣排放大量顆粒物（簡稱PM）嚴重降低空氣質量并危害人體健康。我國迫切需要開發(fā)新型高效的柴油機尾氣PM凈化技術。
　　相比傳統(tǒng)的柴油機尾氣過濾凈化技術，等離子體協(xié)同催化尾氣凈化技術具有不受柴油中含硫量的影響、PM凈化效率高和不需要對發(fā)動機進行改造等優(yōu)點，近幾年倍受關注。本研究開發(fā)利用等離子體協(xié)同催化高效凈化柴油機尾氣PM的技術。通過模擬氣體等離子體催化劑評價系統(tǒng)和真實柴油機尾氣等離子體催化劑評價系統(tǒng)，對催化劑種類及濃度在不同

2、反應條件下的PM凈化性能進行了評價。催化劑種類包括氧化鋁球，負載金的氧化鋁球，負載硫酸鈣的氧化鋁球，負載金和硫酸鈣的氧化鋁球。
　　為精確檢測PM質量排放濃度，本研究開發(fā)了利用聚四氟乙烯燒結管來過濾納米顆粒物以檢測柴油機尾氣PM排放濃度的方法。
　　利用模擬氣體等離子體催化劑評價系統(tǒng)得到的主要結果如下:
　　(1)介質阻擋放電能夠凈化PM。
　　(2)等離子體協(xié)同不同催化劑凈化PM的性能表明，金加硫酸鈣氧化鋁球對

3、PM的凈化能力最佳，金氧化鋁球、硫酸鈣氧化鋁球對PM的凈化性能次之，氧化鋁球對PM的凈化性能最差。
　　(3)隨著反應溫度的升高，等離子體協(xié)同催化劑對PM的凈化能力有大幅度的提高，表明反應溫度是影響等離子體協(xié)同催化劑凈化PM的重要因素之一。隨著氧氣濃度的提高，等離子體協(xié)同催化劑對PM的凈化能力有一定的提高，表明氧氣濃度也是影響影響等離子體協(xié)同催化劑凈化PM的因素之一。
　　(4) PM等離子體協(xié)同催化反應產物為CO和CO2。

4、氧化鋁球對CO2的選擇性最差，硫酸鈣氧化鋁球對CO2選擇性的提高不大，金加硫酸鈣氧化鋁球對CO2的選擇性大幅度提高。這說明硫酸鈣對提高CO2的選擇性并無明顯促進作用，而金對提高CO2的選擇性有促進作用。
　　(5)反應溫度升高，氧化鋁球和硫酸鈣氧化鋁球對CO2的選擇性沒有影響，金氧化鋁球對CO2的選擇性有一定的提高，金加硫酸鈣氧化鋁球對CO2的選擇性大幅度提高。這說明升高反應溫度條件下，金對提高CO2的選擇性有促進作用。
　

5、　利用真實柴油機尾氣等離子體催化劑評價系統(tǒng)得到的主要結果如下:
　　(1)在一定的柴油發(fā)電機輸出功率下，硫酸鈣氧化鋁球相比氧化鋁球，顯著提升了柴油發(fā)電機尾氣PM的凈化效率。金加硫酸鈣氧化鋁球對柴油發(fā)電機尾氣PM凈化有最佳的促進作用。
　　(2)在柴油發(fā)電機不同的輸出功率下(0 kW、0.8 kW、1.2 kW和2 kW)，反應溫度分別為150℃，180℃，200℃，230℃。使用金加硫酸鈣氧化鋁球做催化劑，PM的平均凈化效率

6、隨柴油發(fā)電機輸出功率（反應溫度）的升高而逐漸上升。
　　(3)柴油機發(fā)電機尾氣PM的粒徑主要集中在50～200 nm之間，等離子體協(xié)同催化處理后，大部分PM被氧化完全分解，小部分PM數量濃度最大的粒徑變小。
　　(4)金加硫酸鈣氧化鋁球可提高DBD對NOx的去除率，而填充硫酸鈣氧化鋁球對NOx的去除沒有催化作用。這說明只是金在去除NOx反應過程中起到了催化作用。金加硫酸鈣氧化鋁球在不同柴油發(fā)電機輸出功率下都有催化去除NOx的

7、效果，輸出功率越高催化去除效果越好。
　　(5)硫酸鈣氧化鋁球、金加硫酸鈣氧化鋁球都可以提高對HC的去除率。當柴油發(fā)電機輸出功率為1.2 kW（尾氣溫度200℃）時，HC在兩種催化劑上可以被完全去除。
　　利用TFEE過濾器用于柴油機尾氣PM濃度檢測，得到以下結論:
　　(1)對粒徑大于30 nm的PM，聚四氟乙烯燒結管的過濾效率達到98.5％以上，總PM過濾效率在99.4％以上。
　　(2)用聚四氟乙烯燒結管檢