大氣實(shí)驗(yàn)指示書-2009匯總

1、大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)講義郝吉明 段雷 段鳳魁清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系2007年大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)指示書20旋風(fēng)除塵器、袋式除塵器性能測定實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?【實(shí)驗(yàn)原理】 【實(shí)驗(yàn)裝置和儀器】 【實(shí)驗(yàn)方法與步驟】 【思考題】 吸收法凈化氣體模擬實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?【實(shí)驗(yàn)原理】 【實(shí)驗(yàn)裝置和試劑】 【實(shí)驗(yàn)方法與步驟】 【分析計(jì)算】 【思考題】 NO的程序升溫吸/脫附【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?【實(shí)驗(yàn)原理】 【實(shí)驗(yàn)儀器】 【實(shí)驗(yàn)方法和步驟】 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄】 【思考題】 NO的選擇性催化還原【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?【實(shí)驗(yàn)原理】 【實(shí)驗(yàn)儀器】 【實(shí)驗(yàn)方法和步驟】 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄】 【思考題】 機(jī)動(dòng)車尾氣CH的催化凈化【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

2、 【實(shí)驗(yàn)原理】 【實(shí)驗(yàn)裝置和儀器】 【實(shí)驗(yàn)方法和步驟】 【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄】 【實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論】 111310101111111212121313141516旋風(fēng)除塵器、袋式除塵器性能測定實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 深入理解旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器的構(gòu)造及運(yùn)行機(jī)理、過程。2. 掌握這兩種除塵器性能測定的主要內(nèi)容和方法，并對影響除塵器性能的主要因素有較全面 的了解。3. 掌握對煙氣采樣儀、畢托管、傾斜壓力計(jì)等儀器的使用?！緦?shí)驗(yàn)原理】、旋風(fēng)除塵器和袋式除塵器旋風(fēng)除塵是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置。氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，塵 粒在離心力作用下逐步移向外壁，到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面

3、落入灰斗。袋 式除塵器是采用纖維織物作為濾料的過濾式除塵器。氣流通過布袋的孔隙時(shí)，粉塵被捕集于其上, 沉積在濾料上的粉塵可在機(jī)械振動(dòng)作用下從布袋表面除去。二、采用位置選擇實(shí)驗(yàn)中通風(fēng)管直徑比較小，可認(rèn)為在管內(nèi)氣流速度均勻分布，測量時(shí)選取管道中心作為采樣 點(diǎn)。三、除塵器處理風(fēng)量的測定和計(jì)算1. 煙氣流速的計(jì)算測量煙氣流速的儀器為 S型畢托管和傾斜壓力計(jì)。S型畢托管適用于含塵濃度較大的煙道中，由兩根不銹鋼管組成，測量端做成方向相反的兩個(gè)相互平行的開口。測定時(shí)，一個(gè)開口面向氣流，測得全壓，另一個(gè)背向氣流，測得靜壓，兩者之 差為動(dòng)壓。幵口L圖1S型畢托管構(gòu)造示意圖由于背向氣流開口上吸力影響，所得靜壓與實(shí)

4、際有一些誤差，要加以校正。近似用下列公式 計(jì)算煙氣流速:V =0.075K P 斤 VP其中：Kp為畢托管的校正系數(shù)，0.84T為煙氣底部溫度，K厲為各動(dòng)壓方根平均值，4P = L 月 5測壓時(shí)，將畢托管與水平設(shè)置的傾斜壓力計(jì)用橡皮管連好，動(dòng)壓值由傾斜壓力計(jì)讀出。2.除塵器處理風(fēng)量計(jì)算其中：S為煙道截面積四、煙氣含塵濃度的測定對污染源排放的煙氣顆粒濃度的測定，一般采用從煙道中抽取一定量的含塵煙氣，由濾筒收集煙氣中顆粒后，根據(jù)收集塵粒的質(zhì)量和抽取煙氣的體積求出煙氣中塵粒濃度。為取得有代表性 的樣品，必須進(jìn)行等動(dòng)力采樣， 即指塵粒進(jìn)入采樣嘴的速度等于該點(diǎn)的氣流速度。采樣裝置如圖2所示。接采樣儀采樣

5、管 采樣嘴（內(nèi)裝濾筒）五、除塵器阻力的測定使用U型管壓力計(jì)測定六、除塵效率計(jì)算式中:So為除塵器出口顆粒物濃度,Si為除塵器入口顆粒物濃度，Qo為除塵器出口氣體流量,圖2煙塵采樣裝置f=1 一 SiQi JS = m/Vg/m3；g/m3;3.m /s；SoQo"00%Qi為除塵器入口氣體流量,3m /s；m/s;s;m為濾筒采集粉塵質(zhì)量, V為采樣體積， v為氣體流速， t為采樣時(shí)間，【實(shí)驗(yàn)裝置和儀器】、實(shí)驗(yàn)裝置圖3旋風(fēng)除塵器性能測定實(shí)驗(yàn)裝畫二、實(shí)驗(yàn)儀器傾斜壓力計(jì)U型壓差計(jì)畢托管1支煙塵采樣管煙塵濃度采樣儀1臺粉塵添加設(shè)備1套分析天平1臺超細(xì)玻璃纖維無焦濾筒若干【實(shí)驗(yàn)方法與步驟】1

6、. 接通電源，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)和發(fā)塵裝置，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定。2. 用S型畢托管和傾斜壓力計(jì)測動(dòng)壓，ABC每點(diǎn)讀三個(gè)數(shù)，計(jì)算系統(tǒng)總氣量。3. 用S型畢托管和采樣儀測定粉塵濃度，旋風(fēng)除塵器采樣時(shí)間為 5min，袋式除塵器為10min。4. 除塵器阻力的測定，在采樣的同時(shí)，可以由 U型壓差計(jì)讀出壓降。5. 改變煙道入口調(diào)節(jié)閥開啟程度為1/2，重復(fù)上述步驟?！舅伎碱}】1. 為什么采用S型畢托管測定氣體流量，而不采用標(biāo)準(zhǔn)畢托管（L型）？2. 通過實(shí)驗(yàn)，你對旋風(fēng)除塵器全效率和阻力隨入口氣速變化規(guī)律得出什么結(jié)論？它對除塵器 的選擇和運(yùn)行使用有何意義。3. 用發(fā)塵量求得的入口含塵濃度和用等速采樣法測得的值，哪個(gè)

7、更準(zhǔn)確些。為什么?4. 試根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析過濾速度對袋式除塵器壓力損失及除塵效率的影響。調(diào)節(jié)閥開啟程度動(dòng)壓粉塵濃度除塵器阻力ABC旋風(fēng)除塵器袋式除塵器旋風(fēng)除塵器袋式除塵器全開1/2吸收法凈化氣體模擬實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹勘緦?shí)驗(yàn)采用填料吸收塔，用水吸收CO2,通過試驗(yàn)可初步了解用填料塔吸收凈化有害氣體的研究方法，同時(shí)還有助于加深理解在填料塔內(nèi)氣液接觸狀況及吸收過程的基本原理。通過實(shí)驗(yàn)要 達(dá)到以下目的:1. 了解用吸收法凈化 CO2的效果，進(jìn)而了解用吸收法凈化其他有毒污染氣體的方法。2. 改變水流速度，觀察填料塔內(nèi)的吸收狀況。3. 測定填料塔吸收塔的吸收效率。【實(shí)驗(yàn)原理】氣體吸收是通過氣體混合物中一種

8、或多種組分溶解于選定的液體吸收劑，或者與吸收劑中的 組分發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)，從而將其從氣流中分離出來的操作過程。能夠用吸收法凈化的氣態(tài)污 染物主要包括S02, H2S, HF和NOx等，多采用化學(xué)吸收過程，如用堿性溶液或漿液吸收燃燒氣 體中低濃度S02的過程。本次實(shí)驗(yàn)采用水來吸收 C02是利用C02易溶于水的性質(zhì)，0 C時(shí)1體積水能溶解1.7體積的CO2, 20 C時(shí)1體積水能溶解0.9體積的CO2。實(shí)驗(yàn)中通過測定吸收前后水中 CO2的含量，再根據(jù) 進(jìn)氣量和物料守恒，即可以近似算出吸收塔的平均凈化效率，進(jìn)而了解吸收效果。水中CO2的測量采用容量滴定法?！緦?shí)驗(yàn)裝置和試劑】一、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)采用直

9、徑50mm的玻璃柱作為吸收柱，柱內(nèi)裝填直徑 為300mm。吸收質(zhì)為純二氧化碳， 上經(jīng)過填料層與液相逆流接觸， 流量計(jì)進(jìn)入塔頂，再噴灑而下。5mm的球形玻璃填料，填充高度CO2由鋼瓶經(jīng)二次減壓閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)入塔底。氣體由下向最后由柱頂放空。吸收劑為水，水由高位穩(wěn)壓水槽，經(jīng)調(diào)解閥和 吸收后溶液由塔底排出。實(shí)驗(yàn)流程圖如圖4所示。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備填料塔氣體吸收實(shí)驗(yàn)儀:CEA-M03 型CO2鋼瓶碘量瓶：250 ml若干酸式滴定管移液管:10 ml、25 ml三、試劑1.吸收液：稱量1.4 g氫氧化鋇Ba(OH) 2.8H2O和0.08 g氯化鋇(BaCIHzO),溶于800 ml水中，加入3 ml正

10、丁醇，搖勻，用水稀釋至1 L。此吸收液應(yīng)在采樣前兩天配置，密封保存，避免接觸空氣。測定時(shí)選用上清液。2.草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱量mol/L，1.00 ml相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.5637 g草酸，用水溶解至0.1 ml二氧化碳。1 L。此溶液物質(zhì)的量濃度為4.47氷0-33.酚酞指示劑4.正丁醇吸收法凈化氣體實(shí)驗(yàn)裝置圖1. CO2 鋼瓶 2.二次減壓閥3.轉(zhuǎn)子流量計(jì)4.吸收塔5.取樣儀 6. U型管壓力計(jì)7.轉(zhuǎn)子流量計(jì)8.高位水槽【實(shí)驗(yàn)方法與步驟】實(shí)驗(yàn)前，首先檢查填料塔的進(jìn)氣閥和進(jìn)水閥，以及CO2鋼瓶頂上的針閥，將壓力調(diào)至0.1 MPa,同時(shí),流而出。然后操作步驟如下：CO2的減壓閥是否均已關(guān)嚴(yán)，然

11、后，打開 向高位穩(wěn)壓水槽注水，直至溢流管有適量水溢1. 緩慢開啟進(jìn)水調(diào)節(jié)閥，控制水流量在20 L/h范圍內(nèi)。注意調(diào)解流量時(shí)，一定要保持高位穩(wěn)壓水槽有適量溢流水流出，以保證水壓穩(wěn)定；2. 緩慢開啟進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)CO2的流量在0.1 m3/h；3. 操作達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，測量塔頂和塔底的水溫和氣溫，同時(shí)，測定塔底溶液中 CO2的含量;4.改變水的流量為 40 L/h和60 L/h，重復(fù)上述操作?！痉治鲇?jì)算】一、分析方法原理：水溶液中的二氧化碳被過量氫氧化鋇吸收，生成碳酸鋇沉淀，剩余的氫氧化鋇用標(biāo)準(zhǔn)草酸溶液滴定至酚酞試劑紅色剛褪。由容量滴定法結(jié)果和所取水樣的體積，計(jì)算溶解在水中的 CO2濃度，操作步

12、驟如下:1.從吸收塔的取樣儀中取水樣20 ml，用移液管取10 ml水樣放入錐形瓶中，加入30 ml氫氧化鋇吸收液，再加入 1-2滴酚酞指示劑。2. 用草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液中和多余的氫氧化鋇溶液，記錄所用體積。二、計(jì)算CO2濃度(kmol/m3 )=34.47x10匕(V1 -V2 )V0式中：V1為滴定空白消耗草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,V2為滴定樣品消耗草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,Vo為所采水樣的體積。ml ；ml ；填料塔平均凈化效率（n可由下式近似算出:(cCa，2 )100%Vs,g式中：Ca,1 塔底CO2在水中的濃度，Ca,2 塔頂CO2在水中的濃度，C* 進(jìn)氣口 CO2在空氣中的含量，kmol/m 3

13、;OVs,l水的流量，m/h；Vs,g CO2氣體的流量， 假設(shè)CO2從氣閥中出來后和空氣以 據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可以求出進(jìn)氣口中3C*=22.3 >10-3 kmol/m。kmol/m 3;3kmol/m ;m3/h。1:1混合，則CO2在混合氣體中的分壓約為P=O.5Po根CO2的含量。實(shí)驗(yàn)室溫度通常為17.5 C,所以近似求得【思考題】1、從實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)繪出的曲線，你可以得到那些結(jié)論?2、通過實(shí)驗(yàn)，你有什么體會(huì)？對實(shí)驗(yàn)有何改進(jìn)意見?NO的程序升溫吸/脫附【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 理解氣體在固體表面吸附/脫附性質(zhì)的一般規(guī)律;2. 掌握程序升溫脫附（TPD）的實(shí)驗(yàn)方法；3. 了解以TPD方法研究催

14、化劑表面性質(zhì)的原理。【實(shí)驗(yàn)原理】氣體在固體表面的吸附一般分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附時(shí)，實(shí)驗(yàn)吸附的物質(zhì) 分子與固體表面之間作用力屬于范德華力，這種吸附比較弱，且選擇性很差，在氣- 固化學(xué)反應(yīng)中很少起作用?；瘜W(xué)吸附則形成價(jià)鍵作用，具有選擇性，與氣-固反應(yīng)， 特別是氣-固多相催化反應(yīng)關(guān)系密切。低溫時(shí)化學(xué)吸附很慢，這時(shí)物理吸附占優(yōu)勢；當(dāng)溫度逐漸升高時(shí)，化學(xué)吸附逐漸代替 物理吸附而占優(yōu)勢。固體表面吸附飽和后，氣體的吸附狀態(tài)既有物理吸附，又有化學(xué) 吸附。升溫脫附時(shí)，當(dāng)固體表面達(dá)到一定溫度，吸附的氣體開始脫附，其脫附速率隨 溫度的增加呈指數(shù)增加；但與此同時(shí)，吸附劑表面上吸附的氣體濃度（覆蓋度）逐漸 下

15、降，使脫附速率降低，所以TPD譜一般呈峰形。根據(jù)脫附峰的位置及面積，可獲得 許多固體表面及其與氣體反應(yīng)的信息?！緦?shí)驗(yàn)儀器】NO-NO2-NOX 分析儀 氣體流量配氣系統(tǒng)溫控系統(tǒng)NO、N2、O2鋼氣瓶【實(shí)驗(yàn)方法和步驟】1. 吸附劑樣品的制備：采用浸漬法制備Pt/Ba/Al 2O3催化劑，作為吸附劑（該步驟助教已完成）；2. 將0.25 g Pt/Ba/AI 2O3催化劑裝入石英反應(yīng)器中，插好熱電偶；旋開氣瓶閥門，打開配氣系統(tǒng)電源；打開真空泵的電源開關(guān)，開啟NO-NO2-NOX分析儀，設(shè)置測量參數(shù)；3. 吸附劑的預(yù)處理：以 400 ml/min （下同）的總氣量通入 8 % O2/N2，常溫下30

16、 min升溫至500 C，在500 C恒溫下預(yù)處理 30 min，然后降至常溫；4. 吸附：常溫條件下 10 min升溫至200 C，進(jìn)行恒溫吸附，通入500 ppm的NO/N 2吸附15min;5.脫附：200 C下用N2吹掃，直至尾氣中檢測不到 NOx以去除物理吸附部分；然后從100 C開始，以10 C /min的升溫速率升至700 C,記錄不同脫附溫度時(shí)NOx的濃度;6.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉儀器、系統(tǒng)及氣瓶?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄】樣品:重量:吸附溫度:吸附時(shí)間:表1 NOx吸附數(shù)據(jù)記錄表時(shí)間/ minNO濃度/ ppmNO 2 濃度 / ppmNOX總濃度/ ppm0115表2 NOx脫附數(shù)據(jù)記錄表

17、溫度/ CNO濃度/ ppmNO2 濃度 / ppmNOX總濃度/ ppm100110700【思考題】1. 論述物理/化學(xué)吸附的異同2. 分析實(shí)驗(yàn)所得TPD數(shù)據(jù)譜圖（脫附峰位置、脫附量等）3. 對本實(shí)驗(yàn)的意見和建議NO的選擇性催化還原【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 熟悉氮氧化物選擇性催化還原的原理；2. 掌握催化劑的活性評價(jià)方法和相關(guān)儀器設(shè)備的使用;3. 了解移動(dòng)源氮氧化物治理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景?！緦?shí)驗(yàn)原理】氮氧化物種類很多，造成大氣污染的主要是NO和NO2,因此通常將兩者統(tǒng)稱為 NOx。大氣中的NOx主要來源于移動(dòng)源(機(jī)動(dòng)車)和固定源(主要為火力發(fā)電廠、工業(yè)燃燒裝置)兩個(gè)方面， 全球95 %的NOx來源

18、于機(jī)動(dòng)車排放(49 % )和電力排放(46 % )。隨著能源消費(fèi)的增長和機(jī)動(dòng)車 保有量的迅猛增加，大量的石化燃料消耗后所排放到大氣中的SO2和NOx等致酸物質(zhì)越來越多，大氣環(huán)境污染程度不斷加重。NOx不僅是造成酸雨的原因之一，也是形成近地層大氣臭氧污染、二次微細(xì)粒污染和地表水富氧化的前提物，由此引起的問題已經(jīng)與臭氧層破壞、全球氣候變化一 起成為最為突出的大氣環(huán)境熱點(diǎn)問題。選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是目前國際上應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。該方法主要采用氨 (NH3)作為還原劑，將 NOx選擇性地還原成 N2。NH3具有較高的選擇 性，在

19、一定溫度范圍內(nèi)，它主要與NO發(fā)生作用，而不被煙氣中的氧所氧化，因而比無選擇性的2。還原劑脫硝效果好。NH 3-SCR的工作原理如下:4NH3 + 4NO + O2 7 4N2 + 6H2O(1)8NH3 + 6NO2 7 7N2 + 12H2O除了發(fā)生以上反應(yīng)外，在實(shí)際過程中隨著煙氣溫度升高還存在如下的副反應(yīng):4NH3 + 3O2 7 2N2 + 6H2O( >350 C )4NH3 + 502 T 4NO + 6H 2O ( >350 C )4NH3+4O2 72N2O+6H2O ( >350 C)在SO2和H2O存在條件下，SCR系統(tǒng)也會(huì)在催化劑表面發(fā)生如下的不利反應(yīng):S

20、O2 + 1/2O2 7 SO3(6)NH3 + SO3 + H2O 7 NH4HSO4(7)2NH3 + SO3 + H2O 7 (NH4) 2SO4(8)SO3 + H2O 7 H2SO4(9)可用于NH3-SCR的催化劑主要有貴金屬催化劑、分子篩催化劑、活性炭催化劑以及純氧化物型催化劑。本實(shí)驗(yàn)選取最常用的氧化物型催化劑進(jìn)行活性測試?！緦?shí)驗(yàn)儀器】煙氣分析儀KM-9106氣體流量配氣系統(tǒng)溫控系統(tǒng)濃度為1%的NO和NHs高純 N2、3%O2【實(shí)驗(yàn)方法和步驟】1. 催化劑的制備：采用浸漬法制備氧化物催化劑（該步驟助教已完成）；2. 將0.5 g催化劑裝入石英反應(yīng)器中，插好熱電偶；旋開氣瓶閥門，打

21、開配氣系統(tǒng)電源；打開 真空泵的電源開關(guān)，開啟煙氣分析儀；NOx的配氣濃度;3. 旁通的測量，以活性測量中的配氣濃度配氣后不經(jīng)過催化劑直接測定4. 催化活性測量：從200 C開始測量至500 C止，升溫步寬為50 C。配氣條件為：500 ppmNO, 500ppm CH 4, 3% O2, N2 為平衡氣；氣體總流量為 300 ml/min ；6.實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉儀器、系統(tǒng)及氣瓶?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄】重量:樣品:旁通氣體濃度：NO:NO2：NOx：溫度NO濃度NO2濃度NOx總濃度NOx轉(zhuǎn)化率300350400450500550600活性記錄表表2【思考題】1.相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研，分子篩類、活性炭類、貴金屬

22、類及純氧化物型催化劑各列舉一種，并概述 它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)；2. 分析實(shí)驗(yàn)所得的活性數(shù)據(jù);3. 對本實(shí)驗(yàn)的意見和建議。機(jī)動(dòng)車尾氣CH4的催化凈化【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?了解催化劑制備的常用方法，掌握浸漬法制備負(fù)載型催化劑的基本原理;2.掌握催化劑性能評價(jià)的基本原理和方法， 熟悉有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置，掌握氣相色譜儀 的工作原理和基本操作方法；3.考察溫度和鈀負(fù)載量對Pd/Al2O3催化劑上甲烷完全氧化反應(yīng)性能的影響并計(jì)算反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。【實(shí)驗(yàn)原理】、機(jī)動(dòng)車排放污染與后處理技術(shù)汽車排放的尾氣中含有CO、NOx和未燃燒完全的HC等，這些污染物分散在空氣 中，造成環(huán)境污染，對人的身體十分有害。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車生產(chǎn)量

23、和保有 量迅速增加，尤其是在大中城市，汽車尾氣已成為城市大氣質(zhì)量惡化的最重要污染源, 因此必須對汽車尾氣進(jìn)行治理。治理的方法有很多種，但目前被廣泛采用也是最有效 的方法是機(jī)外凈化，即安裝催化凈化器，通過核心部分催化劑的催化作用進(jìn)行凈化，其原理是污染物CO、NOx和HC在催化劑表面吸附，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成無毒 的CO2、H2O及N2,達(dá)到凈化的目的。汽車尾氣催化劑主要是由載體、水洗涂層和活性組分三部分組成。目前，廣泛采 用的在載體是蜂窩狀的堇青石，為了使活性物質(zhì)負(fù)載在載體上，常須對載體進(jìn)行一定 的表面處理，即采用氧化鋁、氧化鋯等涂層材料涂覆載體表面。經(jīng)過這種處理后，載 體比表面積增大，并且

24、容易使活性組分附著其上。應(yīng)用最廣分的涂層材料是氧化鋁。尾氣催化劑中的關(guān)鍵組分是催化劑活性組分，國際商用催化劑中的主要催化劑成分是 鉑（Pt）、鈀（Pd）、銠（Rh）等貴金屬，不同成分的貴金屬?zèng)Q定著不同的催化劑特性。、催化劑制備催化劑的性能（活性、選擇性和穩(wěn)定性）不僅取決于催化劑的組分和含量，而且 與催化劑制備的方法和工藝條件密切相關(guān)。催化劑制備的常用方法有：沉淀法（包括 共沉淀）、溶膠-凝膠法、浸漬法、離子交換法、機(jī)械混合法、熔融法和特殊制備方法 等。浸漬法是一種常用的制備負(fù)載型金屬或金屬氧化物催化劑的方法，該方法所制備 的催化劑的催化性能不僅與負(fù)載的金屬或氧化物的種類、含量有關(guān)，而且多數(shù)情況

25、下pH還與金屬在載體上的分散度及載體的性質(zhì)有關(guān)，此外還受制備方法、溶液的濃度、 值和后處理等因素影響。三、催化劑性能評價(jià)催化劑性能評價(jià)的內(nèi)容包括活性、選擇性和壽命三個(gè)因素。催化活性是在實(shí)驗(yàn)條 件下催化劑促進(jìn)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的速率和深度的量度，是衡量催化劑性能的一個(gè)非常重要 的指標(biāo)。但是因準(zhǔn)確求出反應(yīng)速率比較費(fèi)事，在實(shí)際工作中，人們只需要在相同的實(shí) 驗(yàn)條件下比較一下催化劑的效能，因此往往用反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率來表示催化劑的活性。本實(shí)驗(yàn)中催化劑的活性用甲烷的轉(zhuǎn)化率來表示，按式（3-1）計(jì)算。CH4轉(zhuǎn)化率始CH4濃度一反應(yīng)后CH4濃度:X100%初始ch4濃度公式（3-1）此外，催化劑的活性和空速結(jié)合起來表示才

26、有意義，因此需要介紹一下空速的概 念?？账伲⊿pace velocity ）是指單位時(shí)間內(nèi)通過單位質(zhì)量（或體積）催化劑的反應(yīng)物 的質(zhì)量（或體積）。時(shí)間一般以小時(shí)為單位，當(dāng)反應(yīng)物和催化劑的量以質(zhì)量為單位時(shí)， 稱為重時(shí)空速（Weight hourly space velocity，WHSV），而以體積為單位時(shí)，稱為體積空 速（Gas hourly space velocity GHSV）。本實(shí)驗(yàn)中統(tǒng)一采用公式（3-2）計(jì)算空速。公式(3-2)V =Q/M 咒60式中 V 空速，mLh-1g-1;Q氣體流量，mL/min ；M催化劑質(zhì)量，g?！緦?shí)驗(yàn)裝置和儀器】、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置通過模擬機(jī)動(dòng)車尾氣組

27、成以及反應(yīng)環(huán)境（例如溫度、壓力和空速等） 利用三效催化劑催化凈化機(jī)動(dòng)車尾氣中的 HC、CO和NOx,以達(dá)到降低機(jī)動(dòng)車尾氣排放，減少環(huán)境污染的目的。本實(shí)驗(yàn)裝置由三部分組成：配氣系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)和氣體檢測系統(tǒng)。配氣系統(tǒng)包括 各種氣體、氣體管路、電磁閥、質(zhì)量流量計(jì)和混氣罐等。反應(yīng)系統(tǒng)包括固定床管式反應(yīng)器、加熱爐和程序控溫儀。催化劑反應(yīng)器為內(nèi)徑 9 mm的石英玻璃管，置于管式加熱爐中。加熱爐中有電熱控溫層和石棉保溫層，由程序控溫儀控制反應(yīng)溫度。氣體檢 測系統(tǒng)即Agile nt 7890A氣相色譜儀（Gas Chromatogra ph）。試驗(yàn)用GC同時(shí)配有FID和TCD檢測器。用FID檢測器（毛細(xì)管柱）

28、測定 CH4,用TCD檢測器（Porapak Q 柱）測定 CO、N2、O2。定濃度的反應(yīng)氣體經(jīng)過配氣系統(tǒng)配氣、混合后進(jìn)入固定床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng),最后通過氣相色譜分析反應(yīng)產(chǎn)物的組成。P-35N2yV-1質(zhì)量流量計(jì)02CH 4/HeV-3質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)混合罐Z V-4A/V-5器應(yīng)反床定固保溫層0催化劑氣體檢測系統(tǒng)(Agile nt 7890A GC)圖5催化劑活性評價(jià)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備壓片儀，電子天平,氮?dú)淇找惑w機(jī)，氣相色譜儀（Agile nt 7890A ）。三、試劑及氣體Y AI2O3催化劑，Pd（NO3）2溶液，高純N2,高純O2,CH4-He混合氣，高純He（99.99%，載氣）?！緦?shí)驗(yàn)方法和步驟】、Pd/ AI2O3負(fù)載型催化劑的制備（已完成，了解制備過程）實(shí)驗(yàn)中所用的催化劑a Pd/Al2O3（a為負(fù)載Pd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，a = 0.5%2.0%）均采用等體積浸漬法制備。Pd/Al2O3的制備是