发布时间：2019-01-21 10:42:40         来源 :

 

随着工业化、城市化进程的快速推进，我国大气污染正从局部单一源污染演变为普遍分布的区域复杂型污染，大气污染问题已成影响公众身心健康、制约经济社会可持续发展的重大问题。大气污染中所含有的污染物质包括含硫化合物、含氮化合物、碳氢化合物、含卤素化合物等，现阶段，这些有害物质的排放量已远超过大气环境可承受的范围，这种趋势下利用有效的技术手段对大气环境进行保护是极为必要的。本文重点分析催化方法对大气污染中的有害物质的净化机理及净化效果，以为改善大气环境质量起到借鉴作用。
大气污染的特点及成因
1大气污染的特点
大气污染源可以分为天然污染源和人为污染源两种。天然污染源是指自然灾害所带来的有害物质， 而人为污染源则是通过人类日常生活及工作所排放的有害物质，其可分为工业污染源、生活污染源以及交通污染源。大气污染具有以下特点：
①公共性：是指大气环境属于典型的区域性公共产品，生产并提供此类公共产品属于区域共享性公共服务；②流动性：是指大气在地形、地貌和气压等影响下，污染性气体会随之扩散到其他地区，跨界影响周边地区环境质量；③外部性：是指空气污染的负外部性， 污染产生者对他人带来损害却不必为之付出成本。
2大气污染的成因
（1）工业生产。化工和煤炭企业是对大气环境造成污染的重要企业，已达到了污染总排量的30%，其会在日常生产中向大气排放出大量的有害物质及气体， 这对大气环境造成了非常大的影响；
（2）燃烧燃料。尽管我国大部分城市的居民已使用了天然气，但尚未达到全面普及的程度，仍以煤作为主要燃料；在其中高硫煤是煤炭市场的主要物质， 这种煤在燃烧过程中会向大气排放大量的二氧化硫，故对大气环境造成严重污染；
（3）交通运输。在汽车行驶过程中，尾气会排放出大量的一氧化碳，对居民的身心健康造成严重影响，一些柴油车所排放出来的有毒物质及颗粒，甚至会增加居民各种疾病的发生率；
（4）市政建设。我国市政道路建设中，通常都带有斜坡，即道路的路面会低于道路两侧的人行道， 这样的设计会让道路路面的灰尘无法被及时清理掉，灰尘经过长时间的积累，会形成扬尘天气，也会对大气环境造成一定的污染。
催化方法发展现状
在工业化社会，催化方法的发展主要分为三个阶段：①石油炼制技术发展时期， 出现了满足工业初期发展需求的催化裂化、异构等技术；②在石油化工迅猛发展的时期，出现了分子筛催化技术；③在大气环境问题日益突出的趋势下，催化方法被逐渐应用到大气环境保护中， 可通过消除有害物质的催化反应来达到避免二次污染的目的。除此之外，催化方法在汽车尾气治理中的普及，间接推动了汽车升级改造；同时在以环境保护为主要目的的市场环境中， 有效推动了经济社会各方面效益的提升，是环保时代发展过程中不容忽视的技术之一。
大气污染防治技术中的催化方法
1选择性催化还原法（SCR）
SCR 是指还原剂在催化剂的作用下， 选择性的将烟气中的NOx 还原为N2 和H2O 的脱硝方法，具有脱硝效率高（可达90%以上）、系统操作控制简单、不会造成二次污染、技术成熟可靠等特点，被应用于燃煤电站烟气脱硝中。
SCR 系统主要包含氨储运系统、氨喷射系统、催化剂反应室以及相关的测试控制系统。SCR 脱硝反应器主要有高温高尘布置（图1）、高温低尘布置、以及低温低尘布置三种形式，其中高温高尘布置应用最多，即SCR 反应器安装在空气预热器、电除尘设备之前，省煤器之后。
在烟气脱硝的过程中， 催化剂可以使部分烟气中的二氧化硫氧化生成三氧化硫，其与SCR 脱硝过程中未反应的氨反应生成硫酸氢铵。在脱硝过程中由于氨的不完全反应，SCR 烟气脱硝过程中氨逃逸是不可避免的， 且氨逃逸时间会发生变化， 氨逃逸率主要取决于以下因素： 注入氨流量呈不均匀分布；温度；催化剂堵塞；催化剂老化。反应生成的三氧化硫会进
一步同烟气中逃逸的氨反应，生成硫酸氢铵和硫酸铵，其反应如下

SCR 催化剂需满足的条件为：
①热稳定性：催化剂必须具备可在500℃反应温度下长时间运转的能力；②耐磨性：催化剂在应用过程中需具备较强的抗磨强度，防止出现磨损情况，而已中毒的催化剂在受到磨损后需将新鲜表面逐渐裸露出来， 可进一步提升和保持催化活性；③高活性：该条件需在较大的温度区间内实现，一般情况下，排气温度是在保证脱销效率的前提下，由锅炉运行负荷所决定的；④催化床压力减小和尘埃沉积少：大量实践表明，采用蜂窝形状块陶瓷或金属作为催化床， 其所产生的催化效果较好。
2汽车尾气的催化净化
汽车尾气是造成大气污染的主要污染源， 结合当前大气污染控制现状，可采用SCR 催化技术创建与汽车尾气相匹配的温度控制、催化转化及反应监测等在内的控制系统。采用尾气五气分析仪对机动车尾气所产生的CO、HC、NOx 等气体成分含量进行检测，根据检测结果分析机动车尾气排放情况。机动车尾气成分含量中最主要的成分是NO， 利用SCR 催化技术对其进行催化转化， 该技术的应用目的是将NO 选择性的还原成N2。其中NH3 具备较高的选择性，在一定的温度范围内，其会与NO 发生反应，同时还能不被其中烟气中的氧所氧化，在这一过程中会有少量的NO2 被还原成N2，其操作原理
如下：

参照上述操作反应原理， 可得出催化转化系统配气的成分包括NO、O2、NH3、N2，其中N2 为平衡气体。
3炭吸附和氧化技术
吸附过程使用新型固体吸附剂能够可逆地从烟道气流中捕获硫化物，相较于其他的用于捕获硫化物的分离技术，该方法具有减少再生能耗、大容量、选择性强、易于处理等优势。故利用改变压力或温度的方法在多孔固体介质上吸附是一个新兴的替代方法， 其在实际应用过程中可减少在气体捕获过程中的有关成本。
有一种炭作为催化剂和吸附剂的工艺由2 个移动床构成，在第1 个移动床中活化的“焦”吸附和氧化SO2转化成SO3，SO3与水反应生成H2SO4。此反应在常温（20℃）下进行。NO2被还原为NO，在650℃下的惰性气氛下加热时“焦”被再生，SO3被还原为SO2，送到另外反应器，在49℃下SO2 被炭还原成单质硫。第2个移动床加入NH3，用还原法把NO 还原为N2。为了避免S 蒸气的进一步氧化， 应当使S 蒸气在反应床层中的停留时间变短，故催化剂的比表面积要小，表面结构上孔径要宽、孔要浅。反应温度在（200~300）℃范围内，最好在250℃左右，避免在过低温度下S 蒸气催化剂表面上凝缩或在过高温度下氧化。同时催化剂的活性组分和载体均不应对Claus 反应平衡有促进作用，以避免发生Claus 逆反应。
结语
综上所述， 大气污染防治是全世界各个国家在经济发展过程中需予以重视的问题之一， 催化方法也是当前相关领域内研究的重点及难点。针对大气环境中存在的有害物质可采用催化还原法等进行处理， 可实现对大气污染状况的有效控制。本文仅针对大气污染防治技术中常见的几种催化方法进行分析，其中仍存在诸多不足之处，需要进一步研究和完善，另外， 在实践中仅依靠技术手段是无法全面实现大气环境保护中，需全民参与到大气污染治理中，进而促进生态型、文明型社会的构建。