探究大气污染治理中的催化技术

李现格LI Xian-ge

（邢台市生态环境局隆尧县分局，邢台055350）

0 引言

随着国家工业生产的日益进步，相关化石燃料的用量也在逐渐加大，这些化石燃料燃烧过程中会产生大量有害气体，排放到空气中会严重影响大气环境，并在一定程度上影响人们的身体健康。由此可见，大气环境的治理迫在眉睫。现如今，国家大力提倡生态环境的保护，应用催化技术可以针对大气环境进行治理，符合国家可持续发展战略要求。因此，我们需要对相关催化技术加以大力研究，以更加有效地治理大气环境。

1 大气主要污染物及其来源

大气污染物包含多种物质，如一氧化碳、二氧化碳、硫化物、氮化物等。自然因素与人类活动都会产生大量二氧化碳，尽管地球会吸收大量二氧化碳，然而依然有很多二氧化碳无法被吸收，造成大气中二氧化碳含量的逐渐加大。大气中二氧化碳含量过高，会产生温室效应，于人类生产活动造成十分严重的影响。一氧化碳同样是大气中的污染物，主要由汽车尾气排放而产生。氮化物主要源自于机动车排放的尾气，工业生产废气中也会产生一些氮化物，二者占据氮化物排放量约为95%。甲烷的产生通常与人类活动密切相关，生活垃圾、机动车排放尾气等都会产生大量甲烷。二氧化氮主要源自于自然界，人类活动同样会产生二氧化氮。尽管地球会吸收大量二氧化氮，大气中二氧化氮的含量相对较少，然而其也具有较为严重的危害性。利用催化技术可以对大气污染进行治理，虽然无法使污染问题得到彻底解决，但能够大幅减少大气中污染物的含量，使大气污染状况得到有效缓解。比如，利用催化技术对大气中的污染物进行净化处理，能够有效减少汽车尾气排放的污染物，从而有效减小对环境造成的污染。

2 大气污染治理中的主要催化技术

2.1 选择性催化还原法

关于选择性催化还原法，指的是催化剂针对还原剂进行作用，选择性地对烟气中含有的NOX进行还原处理，使其变为水与氮气，实际催化还原的过程中也能够运用脱硝的方式，如此的操作方法具有一定便捷性，同时不会导致环境受到二次污染。具体进行脱硝反应时，应实施高温布置，实际的反应温度范围在290-420 度之内，部分使用选择性催化还原法的脱硝中还会存在一些污染物没有发生反应，比如没有发生反应的氨会变为硫酸铵。当前的技术发展中，氨无法完全发生反应的情况不能够得到有效规避，究其原因是反应室中所注入的氨流量实际分布情况不够均匀所导致，若是没有合理控制温度，或是使用的催化剂存在老化的情况，便会导致烟气中含有的氨无法发生反应。因此，实际操作过程中，应确保催化剂的有效性，对催化剂的热稳定性加以科学控制，令所使用的催化剂在500度之下依然具有足够的作用能力，保证催化剂足够的耐磨性，避免表层磨损情况的发生。

2.2 催化净化技术

关于催化净化技术，通常针对汽车尾气排放的处理采用这一技术。随着科学技术的日益发展以及汽车产量的不断增加，汽车尾气逐渐变成了大气污染的主要原因之一。可以应用催化净化技术，建立和汽车尾气相对应的温度控制方法，促成更加综合的催化转型反应机制，加强之于汽车尾气的良好控制。实际操作中，可以使用五气分析仪针对大气中含有的HC、NOX和CO 等有害物质加以检测。因为汽车汽油燃烧时无可避免会产生一些污染大气的有害气体，而汽车热反应器针对HC 和CO 的实际转化率相对有限，所以应进行催化净化处理。当前，国家大力提倡零排放治理观念。所以，需要结合相应的检测结果确立汽车尾气实际排放的情况，之后合理地应用催化净化技术实施还原处理，并确保还原过程中不会因为烟气中含有的氧而产生氧化作用。通过相关配气系统的控制以及温度的管控，辅之以相应催化剂能够对汽车尾气的实际转化率进行更加合理的控制。对于汽车尾气催化剂，通常包含高比表面涂层、助剂、载体等多个组成部分，当前所采用的催化剂多是负载型，通常都是固体形态。另外，催化剂需要确保较小的热膨胀系数、较好的热容量以及较强的耐腐蚀性，同时适合于再生形式，并保证具有丰富的载体材料，成本投入相对较少。

2.3 炭吸附氧化技术

关于碳吸附氧化技术，其能够对大气中含有的相关硫化物进行有效捕捉。通常情况下，采用的是新型固体吸附剂，针对硫化物实施深度分离处理。采用这一技术有利于降低大气治理的实际能量消耗，并具备大容易选择性吸附硫化物的优势特点，该项技术能够利用使温度或是压力发生变化，从而缩减捕捉气体的成本投入。这一技术应用中通常运用炭当作吸附剂和催化剂，其工艺过程通常分为两个移动床，首个移动床中，利用活化焦对二氧化硫进行氧化及吸附，同时通过硫化反应生成硫酸，这一操作通常在常温下执行。大气中含有的二氧化氮发生还原作用，生成一氧化氮，之后在650 度的温度下进行焦化处理，并将氨气加入到第二个移动床中，对其进行还原处理，生成氮气。执行这一操作时需要尽可能规避硫发生氧化作用，对硫蒸气在相应反应床停留的时间予以高度关注，尽可能减少在其中的停留时间，并对催化剂的表面积加以控制，确保催化剂表面孔径相对较宽，且孔洞较浅，实际的反应温度应保持在300 度范围内，规避由于温度较低导致硫蒸气凝缩于催化剂表层，同时应采用相关措施对实际催化中时的逆反应情况加以控制。

2.4 纳米光催化技术

当前，太阳能逐渐变为一种主要的能源的形式，通过对太阳能的运用可以针对大气污染进行有效治理。纳米光催化技术便是基于太阳能的一种技术，在大气污染的治理中发挥着十分重要的作用。相较于以往所采用的催化还原反应治理方法而言，该项技术的优势更加明显。其具体操作方法相对简单，能够有效规避二次污染的发生，发生催化反应时，半导体材料会对VB 上的电子进行激发，活泼的电子会发生移动，到半导体界面，然而经过氧化还原反应获取超氧自由基和羟基自由基，这样便有效实现了污染物的降解，纳米材料能够良好地确保催化剂对相应污染物质的吸附，同时具备毒性较低的优势，具有相对较高的催化性，实现了对附产物的有效处理，获取了较为良好的大气治理效果。然而该项技术也存在一定缺点，纳米光催化材料的相对不够稳定，并需要提升催化剂所具有的活性。

3 催化技术的相关应用

3.1 二氧化碳治理

伴随人类经济活动的逐渐增加，实际排放的二氧化碳量也与之加大，与当前国家提倡的生态环境保护观念背道而驰。此种状况下，二氧化碳的排放逐渐受到了人们的广泛关注。人们平日生活、工业生产以及汽车尾气都会排放大量二氧化碳。为了有效降低大气中二氧化碳的实际含量，保证生态环境良好的平衡性，国家出台诸如“二氧化碳税”这样一些相关政策。与此同时，我们需要大力应用零二氧化碳能源，如风能、太阳能等，也可以把二氧化碳注入到深海实施埋藏处理，或是通过强化回收的处理方式，吸收之后执行提纯操作，并将其当作相应的化工产品生产原料，利用二氧化碳，使其转变为有用的产品是一种较为良好的处理方式。比如，在催化技术的作用下令二氧化碳和氨之间发生反应，获取乙醇或是甲醇等，令二氧化碳和甲烷之间发生反应，生成乙酸或是氢。再如，针对电厂生产过程中所产生浓度相对较高的二氧化碳进行收集，且使其转化为其它燃料。使用“反转燃料电池”，利用相关催化技术令水与二氧化碳发生转变，使其变为二甲醚或是甲醇等含氧甲烷衍生物。实际反应过程中需要的电能可以使用具有一定清洁型及安全性的原子能。甲醇和相应的衍生物可以当作氧化反应的原料，也可以当作汽油或是其他碳氢化合物生产的原料，提升能源的实际利用率，并降低了二氧化碳的排放量，具有十分良好的二氧化碳治理效果。

3.2 二氧化硫的脱除

大气污染物中SO2是主要的污染物之一，同时具有很大危害，利用催化技术可以针对二氧化硫污染进行有效治理，该项技术将煤炭燃烧过程中所产生的H2O 和CO 当作还原剂，对烟气中含有的二氧化硫进行转化，使其还原成单质硫，然后经过相应冷却处理，可以得到硫磺产品。与以往所采用的脱硫方法相比较，催化技术的优势较为明显，以往所采用的脱硫方法仅仅可以把二氧化硫转化成其它不同形态的废渣或是废物，然而这些废物若是没有经过合理处理，会产生二次污染，无法使二氧化硫污染的问题得到彻底解决。而采用催化技术治理大气污染，不但能够有效缩减治理成本投入，同时通过治理最终生成的单质硫可以在工业生产中进行应用，具备更加良好的经济价值。

4 结束语

综上所述，大气污染的治理中，催化技术发挥着十分重要的作用。当前，环境问题变得越发严峻，相较于以往生化、物理、化学等大气污染治理技术而言，催化技术的工艺处理流程更加简单，相关的操作控制因素较少，能量消耗较低，同时利用催化技术不会产生二次污染，并有效节约了大气污染治理的成本投入。当前，大气污染治理中催化技术已经获取了较为普遍的运用，且收获了十分良好的效果。今后我们应进一步加大该项技术的推广应用，实现大气污染的有效治理。