【摘 要】
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近年来柴油机因其动力性强、燃油经济性好等优点而得到广泛应用,但其尾气中的碳烟颗粒物及NO_X都是主要的大气污染物,对生态环境和人类的身体健康造成了极大的危害。柴油机中分别采用微粒捕集器和选择性催化还原技术去除尾气中的碳烟颗粒物及NO_X,但微粒捕集器需要定期再生,选择性催化还原技术需要消耗尿素,其成本较高且结构复杂。实现碳烟和NO_X的协同脱除是一个简洁而又高效的方法,本文将使用CuO-ZSM-5
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近年来柴油机因其动力性强、燃油经济性好等优点而得到广泛应用,但其尾气中的碳烟颗粒物及NOX都是主要的大气污染物,对生态环境和人类的身体健康造成了极大的危害。柴油机中分别采用微粒捕集器和选择性催化还原技术去除尾气中的碳烟颗粒物及NOX,但微粒捕集器需要定期再生,选择性催化还原技术需要消耗尿素,其成本较高且结构复杂。实现碳烟和NOX的协同脱除是一个简洁而又高效的方法,本文将使用CuO-ZSM-5催化剂进行碳烟和NOX协同脱除的实验研究。本文对比了碳烟与NOX在不同反应条件下协同脱除的效果,包括碳物理结构、反应温度和催化剂分散性;然后研究了NOX在催化剂表面的吸附与催化转化,同时研究了碳烟和氧气在碳烟与NOX协同脱除反应中的作用。在不同反应条件下进行碳烟与NOX协同脱除的结果表明,在CuO-ZSM-5作为催化剂的条件下活性炭和碳烟均能与NOX发生反应从而实现碳烟和NOX的协同脱除;反应温度对碳烟与NOX的协同脱除有很大影响,在400℃左右NOX有最高的还原效率约为11%左右,但温度继续上升至500℃时催化剂已经失活;CuO单独作为催化剂无法催化NOX还原,将CuO负载到ZSM-5上制成CuO-ZSM-5催化剂能够大幅提高碳烟与NOX的还原效率。使用CuO-ZSM-5催化剂时,NO在200℃时即可被氧化成NO2,且随着温度的升高NO氧化率先上升后降低,在温度达到450℃以上时NO氧化成NO2的速率显著降低;NOX在反应温度为300℃及以下时能够吸附在催化剂表面,当温度达到400℃时NOX的去除路径以催化还原为主;在催化剂体积一定的情况下,碳烟比例的增加有效降低NO的氧化量,而无氧情况下NOX无法被碳烟催化还原。
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