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低温低温等离子净化器的工作原理与排放控制技术其一、低温等离子净化器的工作原理
低温等离子与催化剂协同催化转化技术一般可以分为3类：(1)低温等离子体反应腔与催化剂载体布置在同一空间；(2)催化剂载体布置在低温等离子体余辉区；(3)低温等离子体反应腔与催化剂载体分开布置。
一种属于一系统，后两种属于两级系统。本文讨论的低温等离子体净化器属于上述两级系统的后者。
1.低温等离子体的净化机理
低温等离子净化器是指由电子、离子、自由基、激发态粒子等组成的导电流体，整体呈电中性，是不同于气态、液态和固态的第四态。离子、自由基和激发态粒子等都是化学活性较强的物质。根据温度和内部的热力学平衡性，可将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体。
低温等离子体内部的电子温度远远高于离子温度(电子温度可高达，而离子温度一般只有300~500K)，系统处于热力学非平衡态，整体表现出表面温度较低。
在常压下通过电晕或介质阻挡放电均可产生低温等离子体，产生的低温等离子体中存在大量性较强的自由基(OH，HO2)、臭氧(O3)等，这些具有化学活性的粒子与气体分子(原子)发生非弹性碰撞并将能量转换成基态分子(原子)的内能，使很多需要很高活化能的化学反应能够发生，使常规方法难以去除的污染物得以转化或，从而达到净化有害物的目的。
2.蜂窝载体催化剂
催化剂多为负载型催化剂，载体是催化剂的一个重要组成部分，早期的载体一般是由活性铝、硅镁等为原材料制得的，但其有耐热性差、强度低、易碎等缺点，到了20世纪80年代后期便被蜂窝式载体所取代。蜂窝式载体根据材质可分为陶瓷式和金属式两种。陶瓷载体是由许多薄壁均等小通道构成整体，具有气流阻力小、几何表面大、无磨损等优点。金属载体具有起燃温度低、起燃速度快、孔壁薄、能提供大的几何表面积、开放的集合结构、比陶瓷蜂窝载体有高抗热冲击的机械强度、预热性能好和压降低等优点。不管是陶瓷蜂窝载体催化剂还是金属蜂窝载体催化剂，其催化原理都是在催化剂表面进行还原反应，将有害气体中的有害成分转换成无害物。
其二、等离子净化器排放控制技术
目前有多种控制汽车尾气排放的技术，总的概括起来可分为机内净化与机外净化两大类。机内净化是基于车辆燃烧系统工作过程，主要是通过对发动机中化油器的调制，进气系统、点火系统(采用电子控制燃油喷射、电子点火)、燃烧室的改进，废气再循环以及燃油品质(燃油乳化、燃油添加剂)等手段来降低有害物质的生成，能使汽车尾气排放情况大大。但这些技术不同程度地给汽车的动力性和经济性带来负面效应，且随着排放法规的不断严格，单纯依靠机内净化技术己很难满足排放标准的要求。
机外净化是在汽车排气管内加装净化装置，目前主要是加装废气催化转化器，使汽车尾气经催化剂的催化活性将其中未燃烧及燃烧不充分产生的有害气体转化为无害物质。现在较为先进的技术是三元催化剂法，它是目前国际公认的能大幅度消减汽油机排放污染物的主流技术。1995年前后，我国的还原型三元催化转化器产品己具备产业化规模。通常所用的三元催化剂(TWC)是在峰窝状荃青石或陶瓷载体上负载活性铝和钵后，再浸渍(Pd)、铂(Pt)和锗(Rh)三种贵金属而成的。TWC具有机械强度高，比表面积大，气阻小和活性高等优点，在lO5r/h的高速和300-6500C条件下对3种污染物的转化率均高于80%，且行车无明显失活。但由于Pd，Pt和Rh等贵金属价格昂贵，资源紧缺，近几年已开始对非贵金属、稀土金属及复合材料作催化剂进行了大量的研究。而无论是采用贵金属、非贵金属还是采用稀土金属、复合材料，催化剂与汽车启动匹配问题和使用过程中导致的催化剂“中毒”问题仍未能得到很好的解决，因而存在使用寿命短的缺陷。此外，这种方法还存在需要使用无铅汽油和保持的空然比的缺点。
等离子净化器随着排放法规对汽车排放要求越来越严格，传统的治理汽车尾气的方法己不能满足要求，需要使用新的方法来治理汽车尾气。近十几年来，低温等离子体技术己经成功地运用于废物、废液、废气处理，并且在环境保护应用领域中口益为世人所瞩目。等离子体技术在环境污染处理方面的应用研究引起了较大关注，其中许多技术己经商业化，取得了很好的经济效益与社会效益，被认为是环境污染物处理领域中较有发展前途的技术之一。与催化转化法相比，等离子体技术用于处理汽车尾气具有处理效果好、处理范围广、能同时处理多种污染物、净化彻底无二次污染等优点，是目前废气处理领域颇具竞争力的一种方法，具有广阔的发展前景。等离子体净化汽车也分为机内净化和机外净化，机内等离子体净化汽车尾气可使空气等离子体化，增强燃油的燃烧，而且可以使燃油部分裂解为较轻的组分，从而改变机内的操作条件以至改变燃烧平衡和尾气的组成，主要是降低CO，HC，NOx的含量。但从热力学角度来看机内等离子体净化汽车尾气方法仍然不可能将尾气中的CO，HC，NOx完全除去。机外等离子体净化利用等离子体体系中的活性物种催化一还原反应，将汽车尾气中的有害物质通过、还原或离解而转化为无害或低害物质，以达到降低环境污染的目的。与机内等离子体净化相比，机外等离子体净化操作方便，成本较低，是一种很有潜力的技术。
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