CN112128026B

CN112128026B - 一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN112128026B
Application number: CN202011018188.4A
Authority: CN
Inventors: 张海涛; 关巍; 卢丙川; 张之敏; 张爱国
Original assignee: China Huili Bang Environmental Technology Co ltd
Current assignee: China Huili Bang Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2021-05-14
Anticipated expiration: 2040-09-24
Also published as: CN112128026A

Abstract

一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体及其制备方法和应用，它涉及汽车领域，本发明目的是为了解决燃油机动车节省燃油同时降低氮氧化物排放高和林格曼黑度高的问题。本发明多孔球形体由铁矿石(含赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿)和四氧化三铁制成，本发明可节油并大大降低氮氧化物排放和降低林格曼黑度的目的。本发明适用于燃油机动车。

Description

一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体及其制备方法和应用。

背景技术

每年我国都消耗大量的汽油柴油，使用汽柴油的发动机普遍存在燃料燃烧不充分、积碳现象严重问题，不仅浪费了能源，而且排放的尾气造成了环境污染。比如，来自作为NOx的发生源之一的、具有汽油发动机或柴油发动机等内燃机的汽车等移动发生源的NOx排放就成为一种社会问题，今后，关于NOx的排放量的法律规定，变得越来越严格。再如，柴油发动机尾气的林格曼黑度是5级，其主要成分是炭黑，其中的炭黑颗粒的粒径分布如下：0.6微米以内的颗粒占比57％，6微米以内的颗粒占比37％；这种颗粒不仅气味怪异，而且令人头昏、恶心，影响人的身体健康，所以需要对其进行清洁处理。

为了减少能源浪费、降低尾气排放，一方面设法改进石油加工技术，另一方面积极开发燃油添加剂，以改善现有油品燃烧状况，目前市场上也有一些节油添加剂，不仅生产工艺较为复杂，而且实际节油效果不十分明显。

发明内容

本发明目的是为了解决燃油机动车氮氧化物排放高和林格曼黑度高的问题。提供一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体及其制备方法和应用。

本发明的一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体，该多孔球形体是由10-30％的铁矿石超微粉和70～90％四氧化三铁超微粉组成；所述的铁矿石为铁含量50％-60％，含氧量30％以上的赤铁矿矿石，所述的赤铁矿是通过初破、二破、磨前料仓、振动给料机以及机械粉碎机和超微冲击粉碎机磨成超微粉，并制得多孔球形体。

进一步地，所述的铁矿石是由赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿混合而成，将含铁量在50％～60％，含氧量30％以上的赤铁矿粗粉与黄铁矿粗粉和菱铁矿粗粉混合后，通过机械粉碎机和超微冲击粉碎机磨成超微粉制得；其中，赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿的质量比为6:3:1。

进一步地，赤铁矿中铁元素占质量百分比为55％，含氧量占质量百分比为30％和余量的吸附剂和氧化剂；其中，所述的吸附剂和氧化剂均为碳酸钙、二氧化镁、二氧化锰、二氧化钛中的一种或几种。

进一步地，所述的多孔球形体是置于ABS工程塑料制成的全密封装置内，

所述的多孔球形体置于球形或桶形节油装置内，所述的球形或桶形节油装置的进气口与水蒸气发生器的蒸汽出口连通，所述的水蒸气发生器的进水口与水箱的出水口连通；所述的多个多孔球形体置于设置在球形或桶形节油装置内的多孔球形体定位槽内，汽车空气滤清器的出气口与球形或桶形节油装置进气口连通；所述的多孔球形体定位槽为前后开口的槽，多孔球形体定位槽的顶部与球形或桶形节油装置内表面连接，多孔球形体定位槽并排设置于球形或桶形节油装置内。

所述的球形或桶形节油装置由ABS工程塑料制成，所述的水箱为弹性和保温材质制成。

进一步地，所述的水蒸气发生器为内置12V电热丝的加热装置，与水蒸气发生器和球形或桶形节油装置的连接管为防水耐温保温管。

耐温保温管为100度以上保温管。

进一步地，冬季在水箱中添加少量防冻剂。

进一步地，水蒸气发生器通过汽车蓄电池供电。

进一步地，水蒸气体积流量为球形或桶形节油装置内每分钟通过的过滤空气流量的5％。

本发明的一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、按重量百分含量称取10-30％的铁矿石粉碎，通过初破、二破、磨前料仓、振动给料机以及机械粉碎机磨成细粉，备用；

二、按重量百分含量称取70～90％四氧化三铁并磨成细粉，在常温常压下，与铁矿石细粉混合，在高速搅拌机内混合搅拌均匀，再经超微冲击粉碎机研磨成超微粉，并制成多孔球形体。

它用于燃油机动车节油、降低氮氧化物排放和林格曼黑度。

进一步地，所述的多孔球形体与水蒸汽配合使用，用于燃油机动车节油、降低氮氧化物排放和林格曼黑度。

本发明的技术原理如下：

本发明多孔球形体利用形成羟基自由基的机理，使羟基自由基参与可燃混合气的燃烧并起到超级氧化作用，从而净化汽车尾气的氮氧化物和林格曼黑度。羟基自由基特点如下：

1、羟基自由基氧化能力极强，有极高的氧化电位2.80V，在自然界中仅次于氟而排位第二位的超级氧化物；

2、反应速率常数大，非常活泼；

3、对反应物质的选择性低，并且与反应物浓度无关；

4、羟基自由基具有高度活性，主要通过电子转移、亲电加成、脱氢反应等途径无选择地直接与各种有机或无机化合物作用而将其降解为无害的物质；

5、与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应，无选择性地把有害物质氧化成CO₂、H₂O，并且没有二次污染。

赤铁矿(还添加黄铁矿和菱铁矿)，主要成分铁占55％，还含有少量的钙、镁、锰、钛等吸附剂和氧化剂，还有30％的固态氧，它以固态结晶氧的形式存在，它是氧的晶体，是一种重要的活性氧，从分子式上看是由氢氧根(OH-)失去一个电子形成的，即是羟基自由基，它具有极强的氧化分解有害气体的能力，是自然界中仅次于氟而排在第二位的超级氧化剂。赤铁矿中固态结晶氧氧化成激发态，其中的活性氧在四氧化三铁反应条件下极易分解形成羟基自由基(OH-)。

(OH^-)主要来自赤铁矿中高活性的固态结晶氧，使活性氧氧化成激发态，极易分解形成羟基自由基。

为了进一步提高赤铁矿的作用，本发明在原有的赤铁矿基础上加入黄铁矿和菱铁矿。利用黄铁矿表面Fe(Ⅱ)位点容易与高活性氧生成羟基自由基的特性，将其与赤铁矿合用，利用赤铁矿中含有的大量活性氧的特点，使其与黄铁矿反应，且赤铁矿含有大量的二价铁，能够提供大量的反应前体物质，促进加剧反应。加入的菱铁矿含有大量的碳酸盐，使上述反应产生羟基自由基的量大增，反应速度加快。在将上述赤铁矿、黄铁矿以及菱铁矿混合矿与四氧化三铁以及一百摄氏度以上的蒸汽混合后瞬间产生羟基自由基，并随过滤后的空气一同进入到发动机气缸内，羟基自由基具有很强的氧化分解能力，能破坏有机物中的化学键C-H键、C-O键、O-H键，释放出远红外线独特之波长5-15μm，及振动频率(260，000-300，000次/秒)，可精确锁定燃油中的碳氢原子，通过分子共振使燃油分子团瞬间微分子化，让原子团正、负电离子排列均匀，增加燃油活跃性及预热效果，瞬间可催化燃油中燃点高的油分子，燃油经过喷射装置后由液态完全雾化为气态。同时产生高渗透力的负离子，提高油分子的溶氧性。使油分子与氧气之间能够均匀的混合从而达到空燃比最佳值。点火后会迅速燃烧和做功，汽车动力得到提升；同时在气缸内的燃烧过程也是羟基自由基的强氧化过程。羟基自由基达到氧化、分解有害气体和降低氮氧化物排放和林格曼黑度的作用。

反应机理如下：

当高活性氧作为黄铁矿反应的氧化剂时，活性氧在黄铁矿表面Fe(Ⅱ)位点逐步得到4个电子被还原为水分子，具体过程为：氧气从Fe(Ⅱ)位点得到1个电子被还原为超氧自由基(·O₂ ^-，)·O₂ ^-与H⁺结合产生·H₂O₂。H₂O₂从Fe(Ⅱ)位点得到1个电子产生吸附态·OH并释放出OH-，最后吸附态·OH氧化黄铁矿生成OH^-(如反应式1)。黄铁矿有氧氧化的速率随着O₂浓度或pH的增加而增加。酸性条件下，O₂直接从黄铁矿表面获取电子被还原为H₂O。

反应过程简式如下：

黄铁矿→Fe(Ⅱ)→O₂→黄铁矿→Fe(Ⅲ)→·O₂ ^-。

本发明包含以下有益效果：

本发明赤铁矿碎块经初破、二破、磨前料仓、振动给料机、机械粉碎机研磨制成细粉，再加入四氧化三铁细粉搅拌混合均匀，通过超微冲击粉碎机研磨成超微粉(10微米～6.5微米)，并制成多孔球形体与少量的水蒸气反应后，能够有效提高汽车的燃油利用率，并降低污染物的排放，达到节能减排的目的。

附图说明

图1为实施例1节油装置结构示意图；

图2为图1中多孔球形体放置状态示意图。

具体实施方式

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1

本实施例的协同实现燃油机动车节油且降低尾气污染物排放的多孔球形体，分为二组，A用量为50重量份，B组用量为100重量份：

A组：20％赤铁矿超微粉+80％四氧化三铁超微粉；

B组：20％的赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿混合矿超微粉+80％四氧化三铁超微粉；其中，赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿的质量比为6:3:1。

A组与B组的上述原料，通过初破、二破、磨前料仓、振动给料机以及机械粉碎机磨成细粉，备用；将四氧化三铁并磨成细粉，在常温常压下，与铁矿石细粉混合，在高速搅拌机内混合搅拌均匀，再经超微冲击粉碎机研磨成超微粉，并制成多孔球形体即得A组与B组的多孔球形体。

赤铁矿矿石的铁含量55％，含氧量30％以上。

分别将A组和B组的多孔球形体置于两套球形节油装置1内，所述的多孔球形体置于球形节油装置1内，所述的球形节油装置1的进气口与水蒸气发生器5的蒸汽出口连通，所述的水蒸气发生器5的进水口与水箱6的出水口连通；所述的多个多孔球形体置于设置在球形节油装置1内的多孔球形体定位槽2内，汽车空气滤清器3的出气口与球形节油装置1进气口连通；所述的多孔球形体定位槽2为前后开口的槽，多孔球形体定位槽2的顶部与球形节油装置1内表面连接，多孔球形体定位槽2并排设置于球形节油装置1内。

所述的水蒸气发生器5为内置12v电热丝的加热材料，水蒸气发生器5与球形节油装置1的连接管为防水耐温耐压保温管。水蒸气发生器5由汽车蓄电池供电。水蒸气体积流量为球形节油装置1内每分钟通过的过滤空气流量的5％。

以92#车用汽油为基础油，分别加入A组和B组。在试验样机上进行台架NEDC模拟测试，计算出模拟NEDC测试中燃油消耗率，进行节油效果检测，检测结果如表1所示：

表1

燃油经济性测试结果如表2所示，

表2

。由上表可知，实施例A组和B组所加入的多孔球形体节油装置具有显著节约燃油的效果。

将本实施例的含有球形节油装置1安装于(公里数为5000以内)的汽车内，加入市售92号汽油，在封闭赛道内连续行驶，晴天能见度高的条件下采用汽车尾气分析仪，依据《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》(执行标准号：GB18285-2005)标准进行测试，测试结果见表1。

	ASM5025				ASM2540
							检测项目	NO(10<sup>-6</sup>)	HC(10<sup>-6</sup>)	CO(％)	NO(10<sup>-6</sup>)	HC(10<sup>-6</sup>)	CO(％)
限值	1300	170	1.00	1200	170	1.10
							测试值	19	31	0.03	18	21	0.02

。

将本实施例的含有多孔球形体盛放球形节油装置1安装于(公里数为5000以内)的汽车内，加入市售92号汽油，在封闭赛道内连续行驶，晴天能见度高的条件下采用QT201B型光电测烟望远镜进行格林曼黑度测试，分别测试30min、1h、2h、3h的林曼黑度，经仪器检测，林曼黑度能够达到1级标准，满足国际标准。

Claims

1.一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体，其特征在于该多孔球形体由10-30％的赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿混合而成的铁矿石超微粉和70～90％四氧化三铁超微粉制成；所述的铁矿石为铁含量50％-60％，含氧量30％以上的铁矿矿石，所述的铁矿石是通过初破、二破、磨前料仓、振动给料机以及机械粉碎机磨成细粉，所述的四氧化三铁磨成细粉，在常温常压下，与铁矿石细粉混合，在高速搅拌机内混合搅拌均匀，再经超微冲击粉碎机研磨成超微粉，并制成多孔球形体；多个所述多孔球形体置于球形或桶形节油装置(1)内，所述的球形或桶形节油装置(1)的进气口与水蒸气发生器(5)的蒸汽出口连通，所述的水蒸气发生器(5)的进水口与水箱(6)的出水口连通；所述的多个多孔球形体置于设置在球形或桶形节油装置(1)内的多孔球形体定位槽(2)内，汽车空气滤清器(3)的出气口与球形或桶形节油装置(1)进气口连通；所述的多孔球形体定位槽(2)为前后开口的槽，多孔球形体定位槽(2)的顶部与球形或桶形节油装置(1)内表面连接，多孔球形体定位槽(2)并排设置于球形或桶形节油装置(1)内。

2.根据权利要求1所述的一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体，其特征在于所述的赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿混合而成的铁矿石是将含铁量在50％～60％，含氧量30％以上的赤铁矿粗粉与黄铁矿粗粉和菱铁矿粗粉混合后，通过机械粉碎机和超微冲击粉碎机磨成超微粉制得；其中，赤铁矿、黄铁矿和菱铁矿的质量比为6:3:1。

3.根据权利要求1所述的一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体，其特征在于所述的水蒸气发生器(5)为内置12V电热丝的加热装置，与水蒸气发生器(5)和球形或桶形节油装置(1)的连接管为防水耐温保温管。

4.根据权利要求1所述的一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体，其特征在于水蒸气发生器(5)通过汽车蓄电池供电。

5.根据权利要求1所述的一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体，其特征在于水蒸气体积流量为球形或桶形节油装置(1)内每分钟通过的过滤空气流量的5％到10％。

6.如权利要求1所述的一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体的制备方法，其特征在于所述的多孔球形体是按照以下步骤进行的：

7.如权利要求1所述的一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体的应用，其特征在于所述的多孔球形体用于节省燃油机动车节油、降低氮氧化物排放和林格曼黑度。

8.根据权利要求7所述的一种可实现燃油机动车节油并协同降低尾气污染物排放的多孔球形体的应用，其特征在于所述的多孔球形体与水蒸汽配合使用，用于燃油机动车节油、降低氮氧化物排放和林格曼黑度。