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化学实验课堂:别再污下去了!自制空气净化装置

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在这个艳阳高照的夏季,果壳实验室的姑娘小伙们已经在未雨绸缪的积极准备应对秋冬季的空气污染问题了。这不,正在手动DIY空气净化装置:

视频在这里:

用化学方式解决空气污染问题,是处理空气污染的重要途径。

比如汽车尾气的处理,不同的污染物需要不同的化学反应来去除:

汽车尾气中有害气体

去除汽车尾气污染物需要的部分化学反应

但是化学反应的实现需要各种各样的反应条件!

如果有催化剂,事情多少会变得容易一些。

催化剂通常应用在化学反应中,能够改变化学反应速率,而不打破化学平衡,并且在反应前后,本身的质量和化学性质在都不会发生改变。


那如果我想同时催化多个反应该怎么办?

这时,就需要有三元催化剂。

著名的三元转化催化剂分别于 1976 年和 1986 年在北美和欧洲投入使用。

有资料显示,“现在的催化转化器能够去除尾气中 95% 以上的有害物质。”这主要得益于转化催化剂的内部结构:尾气净化催化剂由特制陶瓷支架构成,在一个整体中包含了大量的平行通道。

通道内壁根据设计用途提供了不同大小的微孔。陶瓷支架上的载体涂料含有金属氧化物颗粒,因此内部表面积非常大。贵金属颗粒在载体涂料中呈均匀分布(比如三元转化催化剂中的钯和铑)。这些具有催化活性的材料可确保将一氧化碳 (CO)、未燃烧的碳氢化合物 (HC) 和氮氧化物 (NOx) 转化为水 (H2O)、氮气 (N2)和二氧化碳 (CO2)。

作为催化活性成分,贵金属可促成和参与反应,但在反应前后性质不变——这是催化剂的最基本特点。

载体及涂层[i]

在催化反应中,CO和HC作为还原剂与氧化剂NOx反应,生成CO2,H2O和N2。

三元转化催化剂局部放大图(图片来自巴斯夫BASF官网)


可是那汽车尾气中的颗粒物该怎么办?

当三元多一元之后:

四元转化催化剂是一种面向汽油车的技术。除气态污染物以外,这种催化剂还可去除尾气中的颗粒物等固体。

四元催化剂原理(图片来自巴斯夫BASF官网)

此外,四元转化催化剂所需贵金属的数量也大幅减少。它的孔状结构还可过滤颗粒物质,使其附着于内壁上,并在催化涂层的辅助下,通过高温将其焚烧为二氧化碳。因此,四元转化催化系统的作用远远超过无涂装的捕集系统:由于大部分碳颗粒被焚烧为二氧化碳,避免了催化剂小孔堵塞——这就确保了整个单元能够长期保持良好性能。

汽车尾气中的有害气体就这样被去除了。

催化剂是控制空气污染的一种方法,期待在未来,能够出现更多解决空气污染的技术吧!


[i]图片来自文献:《环境保护》 , 2000 (2) :16-17

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发表评论 33

评论 (13) 只看楼主

全部评论

  • 1楼
    2017-07-10 16:03 一场悲剧 只看Ta

    不是抬扛啊

    不过治理汽车尾气问题的最好解决方案还真是发展电动汽车,哪怕是火电厂排放处理也比汽车排气管靠谱啊

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  • 2楼
    2017-07-11 07:53 Z.t 只看Ta
    引用@一场悲剧 的话:不是抬扛啊不过治理汽车尾气问题的最好解决方案还真是发展电动汽车,哪怕是火电厂排放处理也比汽车排气管靠谱啊

    主要是目前电动车续航有问题, 太短, 充电也太慢

    估计需要等着电池技术突破了才有大规模推广的可能吧

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  • 3楼
    2017-07-11 08:32 一场悲剧 只看Ta
    引用@Z.t 的话:主要是目前电动车续航有问题, 太短, 充电也太慢估计需要等着电池技术突破了才有大规模推广的可能吧

    现在不已经在推广了么

    电池续航是比较坑爹,而且还一时半会看不到啥方向。。。

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  • 4楼
    2017-07-11 08:54 吾饿不坐 只看Ta

    加油5分钟,充电几个钟,首先解决充电问题再来说普及电动车吧

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  • 5楼
    2017-07-12 16:59 此阿娇非彼阿娇 只看Ta

    那个空间检测器,在那里可以买到。。

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  • 6楼
    2017-07-13 10:56 龙炎天 只看Ta
    引用@一场悲剧 的话:不是抬扛啊不过治理汽车尾气问题的最好解决方案还真是发展电动汽车,哪怕是火电厂排放处理也比汽车排气管靠谱啊

    那是你不知道国内火电发电站真是排量情况。当然,我是不知道汽车的排污情况

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  • 7楼
    2017-07-13 10:57 Z.t 只看Ta
    引用@此阿娇非彼阿娇 的话:那个空间检测器,在那里可以买到。。

    taobao 有 DIY 的


    激光传感器系列都挺准

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  • 8楼
    2017-07-14 12:50 臭丽丽 只看Ta

    那个视频和催化剂没关系吧。。。

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  • 9楼
    2017-07-14 17:08 Miu_17270 只看Ta
    引用@一场悲剧 的话:不是抬扛啊不过治理汽车尾气问题的最好解决方案还真是发展电动汽车,哪怕是火电厂排放处理也比汽车排气管靠谱啊

    现在的电池还不够靠谱

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  • 10楼
    2017-07-16 10:25 月落灬影风 只看Ta
    引用@一场悲剧 的话:不是抬扛啊不过治理汽车尾气问题的最好解决方案还真是发展电动汽车,哪怕是火电厂排放处理也比汽车排气管靠谱啊

    得有一种能够快速充电的大容量电池才能真正意义上让电动汽车进入普及化的进程。充电2小时行驶5分钟的汽车满足不了需求的。

    来自果壳网移动版
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  • 11楼
    2017-07-16 10:25 月落灬影风 只看Ta
    引用@一场悲剧 的话:不是抬扛啊不过治理汽车尾气问题的最好解决方案还真是发展电动汽车,哪怕是火电厂排放处理也比汽车排气管靠谱啊

    得有一种能够快速充电的大容量电池才能真正意义上让电动汽车进入普及化的进程。充电2小时行驶5分钟的汽车满足不了需求的。

    来自果壳网移动版
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  • 12楼
    2017-07-17 15:52 未风 只看Ta
    引用@龙炎天 的话:那是你不知道国内火电发电站真是排量情况。当然,我是不知道汽车的排污情况

    火力发电的优势在于污染物的产生和排放比较集中,因此便于处理和监控,也更有利于节能环保新技术的推广应用。

    数以千万计的汽车就只能聊尽人事了。

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  • 13楼
    2017-08-21 10:04 龙炎天 只看Ta

    有时候突然觉得,在经济利益和环境的取舍权衡下,作为寿命只有不到百年的人类,大多数还是只会选择短期利益。以前看了机器人瓦力,连看都易拉罐都觉得罪恶。

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