Очистка выхлопных газов
Технические мероприятия, направленные на снижение выбросов автотранспорта, являются одной из трех основных групп природоохранных мероприятий, касающихся автотранспортной отрасли.
В группу технических методов включают направленные на нейтрализацию и улавливание выбросов технические решения по обезвреживанию выхлопных газов, фильтрацию выхлопных газов дизелей от сажи, замену обычных автомобилей электромобилями.
Наиболее технически доступный и перспективный метод уменьшения загазованности городской атмосферы – это очистка выхлопных газов автомобилей от загрязнений.
Для этого применяют два основных способа очистки:
- нейтрализацию загрязнений специальными растворами химических реагентов,
- каталитическую нейтрализацию примесей выхлопных газов.
Жидкостная нейтрализация выхлопных газов – это реакция токсичных веществ выбросов с растворами сульфита или карбоната натрия в процессе пропускания через эти растворы выхлопных газов.
Эффективность жидкостной нейтрализации различных загрязнителей достаточно высока. В том числе, оксид серы улавливается почти на 100%, альдегиды – на 50-98%, оксиды азота – в пределах 30-50%, сажа – около 60-80%.
К недостаткам способа относят большие размеры и массу нейтрализатора, отсутствие очистки от монооксида углерода, малую эффективность очистки от оксидов азота, необходимость частой смены раствора и интенсивное испарение жидкости.
Каталитическая нейтрализация выхлопных газов – это процесс восстановления и окисления содержащихся в них примесей с образованием нетоксичных паров воды и газов: азота, углекислого газа.
Оксиды азота подвергаются восстановлению на основе применения катализаторов с такими металлами, как медь, хром, кобальт, никель, а также их сплавы. В целях окисления моноокиси углерода и углеводородов применяют катализаторы из платиновых металлов.
Каталитический нейтрализатор состоит из двух камер. В первой камере помещается восстановительный катализатор на основе медно-никелевого сплава а во второй – окислительный, платиновый катализатор. Выхлопы попадают сперва в первую камеру, где в восстановительной среде содержащиеся в них оксиды азота проходят процесс восстановления свободного азота с выделением воды. Во второй части каталитического аппарата в газовый поток поступает воздух, а содержащийся в нем кислород окисляет, при участии платинового катализатора, монооксид углерода и углеводороды с образованием диоксида углерода и воды.
Каталитические нейтрализаторы способны уменьшать содержание в выхлопных газах СО на 70-90%, углеводородов – до 50-85%, оксидов азота – на 70-85%.
Улавливание сажи
Сажа является одним из основных продуктов дизельных двигателей грузовых и легковых автомобилей. Ее образование служит основным недостатком дизелей, связанным с использованием в качестве топлива высокомолекулярных углеводородов.
В целях улавливания сажи применяют фильтры наподобие сотовой конструкции из прямоугольных ячеек или устройства из нескольких последовательно расположенных пористых перегородок. Их изготавливают из пористого кордиерита, который обладает механической прочностью, химической стойкостью, термической стабильностью, способен в 30-50 раз уменьшать содержание твердых частиц, что дает эффективность очистки от сажи до 75%.
Периодически производят регенерацию фильтра сжиганием сажи при нагреве фильтра до 500 градусов (через каждые 100 км пробега), или его замену (через 10000 км пробега).
Другие методы очистки выхлопных газов
В последние годы начали получать распространение мембранные методы для раздельного улавливания газов. В том числе водород улавливается палладиевой мембраной, органические растворители – при помощи мембранного модуля из полидиметилсилооксана на полисульфоне. В целях борьбы с неприятно пахнущими выбросами их обрабатывают озоном, или применяют биохимические методы.
