CN107537294A - 一种汽车尾气净化剂的制备方法 - Google Patents

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张琳
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本发明公开了一种汽车尾气净化剂的制备方法，属于汽车尾气净化技术领域。本发明将海绵粉碎，过筛，得海绵粉末；将海绵粉末与水按混合浸泡，过滤，干燥，得干燥海绵粉末；将干燥海绵粉末与正硅酸乙酯混合浸渍，过滤，得预处理海绵粉末；将硝酸钆，硝酸锆，硝酸铜，柠檬酸，水和琼脂液加热搅拌混合，得混合液；将预处理海绵粉末与混合液混合浸泡，减压蒸馏，即得一次处理海绵粉末；将上述所得一次处理海绵粉末用载有三甲基铝的氮气熏蒸，再用含水氮气熏蒸，得二次处理海绵粉末；将上述所得二次处理海绵粉末充氮保温炭化，即得汽车尾气净化剂。本发明提供的汽车尾气净化剂具有优异的热稳定性和净化效果。

Description

一种汽车尾气净化剂的制备方法
技术领域
本发明公开了一种汽车尾气净化剂的制备方法，属于汽车尾气净化技术领域。
背景技术
随着空气污染问题的日益突出，大气污染问题越来越受到人们的重视。大气污染主要来源于两方面：第一，化石燃料(主要是煤和石油)的大量使用以及工业生产过程，这是造成大气污染的主要原因。例如煤燃烧过程中排放的SO2和NOX是形成酸雨的两种最主要的气体污染物；垃圾焚烧产生的二恶英等一些有毒有害污染物，在很低浓度时就会危及人类健康和生态环境。第二，机动车排放造成的空气污染正在日益加剧，例如洛杉矶出现的严重光化学烟雾，就是由于机动车排放的NOx和HC化合物在大气中经过一系列的光化学反应，生成臭氧等多种氧化性很强的物质造成的。随着城市空气污染问题的日益突出，汽车排放污染正越来越受到人们的关注。
汽车尾气的成分含有CO2，CO，NOX，油气，灰粉等物质，这些物质对环境的直接排放会给环境带来严重的污染。汽车尾气对局部地区的酸雨，北方冬季的严重雾霾有着不可推卸的责任，对老百姓的键康造成了极大的危害，因此汽车尾气的治理迫在眉睫。随着人们生活水平的不断提高，汽车作为生活高水准的标志，正在快速的进入广大家庭。人们生活水平提高了，汽车工业发展了，随之而来的就是汽车尾气的排放量增加了，汽车尾气对环境的影响也加大了，酸雨多了，雾霾严重了，严重影响了人们的健康。汽车尾气对环境的影响越来越大，因此尾气的治理就越来越重要。
目前汽车尾气的治理方法五花八门，无论何重方法，目的只有一个即减少汽车尾气对环境的排放、保护大气环境。现有技术中不管是何种治理方法，都必须使用净化剂，净化剂的配方直接影响着汽车尾气净化处理的效果。目前的汽车尾气净化剂还存在净化效果不佳的问题，因此还需对其进一步研究。 发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统汽车尾气净化剂净化效果不佳的问题，提供了一种汽车尾气净化剂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）将海绵粉碎，过筛，得海绵粉末；
（2）将海绵粉末与水按质量比1：50～1：100混合浸泡，过滤，干燥，得干燥海绵粉末；
（3）将干燥海绵粉末与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30混合浸渍，过滤，得预处理海绵粉末；
（4）按重量份数计，将10～20份硝酸钆，10～20份硝酸锆，10～20份硝酸铜，8～10份柠檬酸，60～80份水和20～30份琼脂液加热搅拌混合，得混合液；
（5）将预处理海绵粉末与混合液按质量比1：5～1：10混合浸泡，减压蒸馏，即得一次处理海绵粉末；
（6）将上述所得一次处理海绵粉末用载有三甲基铝的氮气熏蒸，再用含水氮气熏蒸，得二次处理海绵粉末；
（7）将上述所得二次处理海绵粉末充氮保温炭化，即得汽车尾气净化剂。
步骤（1）所述过筛为40～50目的筛。
步骤（2）所述干燥海绵粉末含水率为10～20%。
步骤（4）所述琼脂液的制备过程为：将琼脂与水按质量比1：50～1：100混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得琼脂液。
步骤（5）所述减压蒸馏的条件为：压力为400～500kPa，转速为50～80r/min，温度为90～100℃。
步骤（6）所述载有三甲基铝的氮气体积含量为5～8%。
步骤（7）所述充氮保温炭化的条件为：氮气充入速率为50～60mL/min，温度为550～600℃。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案，首先，将海绵干燥至一定的水分，经正硅酸乙酯的浸泡，正硅酸乙酯与水反应，生成多聚硅酸，一方面，生成的多聚硅酸填充在体系中，增强体系的力学性能，另一方面，经含硝酸钆，硝酸锆和硝酸铜浸泡，硝酸钆，硝酸锆和硝酸铜遇热分解成纳米氧化钆，纳米氧化锆和纳米氧化铜，使得海绵沉积纳米氧化钆，纳米氧化锆和纳米氧化铜，纳米氧化钆，纳米氧化锆和纳米氧化铜存在较强的相互作用，这种相互作用不仅提高了纳米氧化铜和纳米氧化钆的还原性，也提高了纳米氧化钆，纳米氧化锆和纳米氧化铜对一氧化碳氧化的活性，另外，多聚硅酸可以负载纳米氧化铜，其大的比表面积可以提高纳米氧化铜的分散度，而高度分散在其孔道中的纳米氧化铜颗粒不容易聚结长大，因而提高了纳米氧化铜的热稳定性和分散程度，使得去除汽车排气中的一氧化碳和氮氧化物的能力得到增强，同时，延长了汽车尾气净化剂的使用寿命；
（2）本发明技术方案，海绵通过含三甲基铝氮气熏蒸，三甲基铝与水反应，生成氧化铝和气体，使得体系孔隙拓宽，同时在体系中沉积氧化铝，使得体系内部比表面积比较大，流通载面大，导热性能良好，且热容量小，耐破坏强度高，具有良好抗振性。
具体实施方式
将琼脂与水按质量比1：50～1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95～100℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～50min，即得琼脂液；将海绵置于海绵粉碎机中，粉碎，过40～50目的筛，得海绵粉末；将所得海绵粉末与水按质量比1：50～1：100置于2号烧杯中，于转速为200～300r/min条件下，混合浸泡10～20min后，过滤，干燥至含水率为10～20%，得干燥海绵粉末；将干燥海绵粉末与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30置于3号烧杯中，于转速为300～400r/min条件下，混合浸渍40～60min后，过滤，得预处理海绵粉末；按重量份数计，将10～20份硝酸钆，10～20份硝酸锆，10～20份硝酸铜，8～10份柠檬酸，60～80份水和20～30份琼脂液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度90～100℃，转速为300～400r/min条件下，加热搅拌混合40～60min，得混合液；将预处理海绵粉末与混合液按质量比1：5～1：10置于3号烧瓶中，于转速为400～500r/min条件下，混合浸泡40～60min，得混合浆料，随后将混合浆料置于旋转蒸发仪中，于压力为400～500kPa，转速为50～80r/min，温度为90～100℃条件下，减压蒸馏30～50min，即得一次处理海绵粉末；将所得一次处理海绵粉末置于流化床反应器中，并以80～100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为5～8%的氮气，持续通入40～50min后，再以20～60mL/min向流化床反应器中通入含水率为3～5%的氮气，持续通入5～15min后，出料，并干燥至恒重，得二次处理海绵粉末；将所得二次处理海绵粉末置于炭化炉中，并以50～60mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为550～600℃条件下，于氮气保护保护条件下，充氮保温炭化2～3h，即得汽车尾气净化剂。所述载有三甲基铝的氮气体积含量为5～8%。
实例1
将琼脂与水按质量比1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得琼脂液；将海绵置于海绵粉碎机中，粉碎，过50目的筛，得海绵粉末；将所得海绵粉末与水按质量比1：100置于2号烧杯中，于转速为300r/min条件下，混合浸泡20min后，过滤，干燥至含水率为20%，得干燥海绵粉末；将干燥海绵粉末与正硅酸乙酯按质量比1：30置于3号烧杯中，于转速为400r/min条件下，混合浸渍60min后，过滤，得预处理海绵粉末；按重量份数计，将20份硝酸钆，20份硝酸锆，20份硝酸铜，10份柠檬酸，80份水和30份琼脂液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度100℃，转速为400r/min条件下，加热搅拌混合60min，得混合液；将预处理海绵粉末与混合液按质量比1：10置于3号烧瓶中，于转速为500r/min条件下，混合浸泡60min，得混合浆料，随后将混合浆料置于旋转蒸发仪中，于压力为500kPa，转速为80r/min，温度为100℃条件下，然后减压蒸馏50min，即得一次处理海绵粉末；将所得一次处理海绵粉末置于流化床反应器中，并以100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为8%的氮气，持续通入50min后，再以60mL/min向流化床反应器中通入含水率为5%的氮气，持续通入15min后，出料，并干燥至恒重，得二次处理海绵粉末；将所得二次处理海绵粉末置于炭化炉中，并以60mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为600℃条件下，于氮气保护保护条件下，充氮保温炭化3h，即得汽车尾气净化剂。所述载有三甲基铝的氮气体积含量为8%。
实例2
将琼脂与水按质量比1：50加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，静置溶胀3h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为400r/min条件下，加热搅拌溶解40min，即得琼脂液；将海绵置于海绵粉碎机中，粉碎，过40目的筛，得海绵粉末；将所得海绵粉末与水按质量比1：50置于2号烧杯中，于转速为200r/min条件下，混合浸泡10min后，过滤，干燥至含水率为10%，得干燥海绵粉末；将干燥海绵粉末与正硅酸乙酯按质量比1：20置于3号烧杯中，于转速为300r/min条件下，混合浸渍40min后，过滤，得预处理海绵粉末；按重量份数计，将10份硝酸钆，10份硝酸锆，10份硝酸铜，8份柠檬酸，60份水和20份琼脂液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度90℃，转速为300r/min条件下，加热搅拌混合40min，得混合液；将预处理海绵粉末与混合液按质量比1：5置于3号烧瓶中，于转速为400r/min条件下，混合浸泡40min，得混合浆料，随后将混合浆料置于旋转蒸发仪中，于压力为400kPa，转速为50r/min，温度为90℃条件下，减压蒸馏30min，即得一次处理海绵粉末；将所得一次处理海绵粉末置于流化床反应器中，并以80mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为5%的氮气，持续通入40min后，再以20mL/min向流化床反应器中通入含水率为3%的氮气，持续通入5min后，出料，并干燥至恒重，得二次处理海绵粉末；将所得二次处理海绵粉末置于炭化炉中，并以50mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为550℃条件下，于氮气保护保护条件下，充氮保温炭化2h，即得汽车尾气净化剂。所述载有三甲基铝的氮气体积含量为5%。
实例3
将琼脂与水按质量比1：75加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合25min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为450r/min条件下，加热搅拌溶解45min，即得琼脂液；将海绵置于海绵粉碎机中，粉碎，过45目的筛，得海绵粉末；将所得海绵粉末与水按质量比1：75置于2号烧杯中，于转速为250r/min条件下，混合浸泡15min后，过滤，干燥至含水率为15%，得干燥海绵粉末；将干燥海绵粉末与正硅酸乙酯按质量比1：25置于3号烧杯中，于转速为350r/min条件下，混合浸渍50min后，过滤，得预处理海绵粉末；按重量份数计，将15份硝酸钆，15份硝酸锆，15份硝酸铜，9份柠檬酸，70份水和25份琼脂液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度95℃，转速为350r/min条件下，加热搅拌混合50min，得混合液；将预处理海绵粉末与混合液按质量比1：7置于3号烧瓶中，于转速为450r/min条件下，混合浸泡50min，得混合浆料，随后将混合浆料置于旋转蒸发仪中，于压力为450kPa，转速为65r/min，温度为95℃条件下，减压蒸馏40min，即得一次处理海绵粉末；将所得一次处理海绵粉末置于流化床反应器中，并以90mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为7%的氮气，持续通入45min后，再以40mL/min向流化床反应器中通入含水率为4%的氮气，持续通入10min后，出料，并干燥至恒重，得二次处理海绵粉末；将所得二次处理海绵粉末置于炭化炉中，并以55mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为580℃条件下，于氮气保护保护条件下，充氮保温炭化3h，即得汽车尾气净化剂。所述载有三甲基铝的氮气体积含量为7%。
对比例：四川某净化科技有限公司生产的尾气净化剂。
将实例1至3所得产品和对比例产品进行尾气净化效果测试，具体测试结果如表1所示：
表1
由表1检测结果可知，本发明所得汽车尾气净化剂对一氧化碳和氮氧化物净化率高，具有优异的净化效果。

Claims (7)

1.一种汽车尾气净化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将海绵粉碎，过筛，得海绵粉末；
（2）将海绵粉末与水按质量比1：50～1：100混合浸泡，过滤，干燥，得干燥海绵粉末；
（3）将干燥海绵粉末与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30混合浸渍，过滤，得预处理海绵粉末；
（4）按重量份数计，将10～20份硝酸钆，10～20份硝酸锆，10～20份硝酸铜，8～10份柠檬酸，60～80份水和20～30份琼脂液加热搅拌混合，得混合液；
（5）将预处理海绵粉末与混合液按质量比1：5～1：10混合浸泡，减压蒸馏，即得一次处理海绵粉末；
（6）将上述所得一次处理海绵粉末用载有三甲基铝的氮气熏蒸，再用含水氮气熏蒸，得二次处理海绵粉末；
（7）将上述所得二次处理海绵粉末充氮保温炭化，即得汽车尾气净化剂。
2.根据权利要求1所述一种汽车尾气净化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述过筛为40～50目的筛。
3.根据权利要求1所述一种汽车尾气净化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述干燥海绵粉末含水率为10～20%。
4.根据权利要求1所述一种汽车尾气净化剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述琼脂液的制备过程为：将琼脂与水按质量比1：50～1：100混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得琼脂液。
5.根据权利要求1所述一种汽车尾气净化剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述减压蒸馏的条件为：压力为400～500kPa，转速为50～80r/min，温度为90～100℃。
6.根据权利要求1所述一种汽车尾气净化剂的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述载有三甲基铝的氮气体积含量为5～8%。
7.根据权利要求1所述一种汽车尾气净化剂的制备方法，其特征在于：步骤（7）所述充氮保温炭化的条件为：氮气充入速率为50～60mL/min，温度为550～600℃。
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