CN1174519A - 车辆发动机舱内用于净化环境空气的设备 - Google Patents

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Abstract

一种特别适用于机动车的污染处理设备,其中含有处理污染物的催化剂组合物的机壳位于机动车内环境空气正常流动形式之中并且优选地以可移动方式被设置在支撑体内,该支撑体有如其中机壳易于被移动和替换和/或再利用的托架组件。

Description

车辆发动机舱内用于净化环境空气的设备
本申请是1995年9月29日提交的申请书No.08/537208的部分接续申请，也是1995年9月29日提交的申请书No.08/537206的部分接续申请，后者是1995年3月24日提交的申请书No.08/410445的部分接续申请书，后者是1995年1月20日提交的申请书No.08/376332的部分接续申请书，所有这些申请书在这里作为参考并入本发明。
本发明涉及用于脱除汽体、尤其是自然流过机动车发动机舱的环境空气中污染物的污染处理设备。该设备含有包括催化剂和/或吸附剂在内的污染处理部件。本发明尤其适用于汽车中易于更换和/或再利用的可更新污染处理设备。
从气体(例如空气)中脱除污染物的过程要求气体在能够将污染物以化学方式转化为非毒性物质和/或吸附污染物从而可以净化气体的材料附近移动。为了提供脱除气体中污染物的条件，有必要使气体流动并且在某些情况下提供热源以便使气流升温至高于尤其是当使用促进污染物发生化学转化的催化剂时的临界温度。
这类设备使用催化材料以便将污染物转化为非毒性物质。这种催化剂包括贵金属催化剂(例如铂、铑等)以及不甚昂贵的基质金属催化剂如Cu、Fe、Mn等。
使用用于脱除汽油与柴油废气中污染物的催化剂的系统属于汽车工业常见物质。催化转化器为含有催化材料以便促进包括烃、硫化合物和氮化合物在内的污染物化学转化成为非毒性气体如CO2、水蒸汽等的设备。用于汽车工业处理发动机废气的催化转化器价格昂贵且不易于被替换。目前，EPA不允许个人拆除机动车上的催化转化器。它们一般被提供有较高浓度非常昂贵的催化剂，从而在汽车的使用寿命期间优选地不必替换。
在其中有空气通过的迷宫般的缝隙空间内使用吸附剂捕集污染物同样属于本领域公知内容。这类吸附剂的实例包括活性炭、氧化硅、沸石等。
当汽车中的催化转化器被用于处理废气时，通常不具备用于处理环境空气以脱除其中诸如烃、CO与臭氧之类污染物的能力。该设备与典型的催化转化器相比必须廉价。因此，该设备必须使用通常不大昂贵的催化材料和/或吸附剂且易于被替换和/或再使用。
已公开了处理限定在一确定的空间中的大气空气以除去其中不希望有的污染物的方法。但是，很少试图处理已存在于环境中的污染物；而是听任环境本身作为净化体系。
已有许多参考文献，它们公开了可能会净化环境。US3738088公开了一种使用机动车辆作为移动式净化设备用于从环境空气中净化污染的空气过滤成套设备。当机动车辆在环境中行驶时，公开的各种元件与机动车辆相结合用来净化环境空气。特别是，公开了用来控制空气流的速度和将空气送到不同过滤器设备的导管。过滤器设备可包括各种过滤器和电除尘器。已公开后置催化过滤器用于处理非颗粒的或气溶胶的污染物，如一氧化碳、未燃烧的烃类、氮氧化物和/或硫氧化物等。
另一对比文献为德国专利DE 4318 738，其中披露了使用机动车作为传统滤器和/或催化剂的载体以便以物理或化学方式清洁外部空气。
US5147429中公开了另一方法。公开了一种可移动的机载空气净化站。特别是，该专利的特征是有一收集空气的飞艇。飞艇中有各种类型的空气净化设备。所公开的空气净化设备包括湿式涤气器、过滤机和旋风式喷雾涤气器。
所公开的设备对于预先主动净化大气空气的困难在于，它们需要新的和外加的设备。甚至在US 3738 088中公开的改进机动车辆也需要导管和过滤器，可能包括催化过滤器。
授权给Klaus Hager的DE 400 7965C2公开了一种用于臭氧转化的含各种氧化铜的催化剂和一种用于一氧化碳转化的含各种氧化铜和各种氧化锰的混合物的催化剂。催化剂可作为涂层涂覆到自热式散热器、油冷却器或新鲜空气冷却器上。催化剂涂层含有也可渗透气体的耐热粘合剂。已表明，各种氧化铜和氧化锰广泛用于防毒面具过滤器，但它有被水蒸汽中毒的缺点。但是，在运转过程中，汽车表面的加热使水汽化。用这一方法，催化剂的长期使用是可能的，因此不需要干燥剂。
因此，提供一种可被设置在环境空气中正常流动方式中而无须使用附加设备导向环境空气流的污染处理设备对于脱除流过机动车发动机舱中的环境空气中污染物这一先有技术领域来说将是一个显著进步。
本发明一般地涉及处理大气的设备与方法。具体地，本发明提供在大气污染物以正常流动型式通过机动车内发动机舱时将其脱除的方法。按照本发明，可以采用易于使用较廉价并且在本发明优选形式中易于被更新的污染物处理设备处理污染物。污染处理设备可以通过催化促进污染物转化为无害副产物和/或通过吸收污染物来脱除大气中的污染物。
更具体地，本发明涉及处于机动车发动机舱中的污染物处理设备，当环境空气通过发动机舱时，该设备位于至少一种环境空气正常流动型式中。该设备包括至少一个呈具有污染处理组合物的结构的形式的污染处理部件。该结构位于通过发动机舱的环境空气的正常流动型式之中从而与环境空气中的污染物以流动方式连接。可以包括催化剂和/或吸附剂的污染处理组合物转化和/或捕集污染物以便脱除环境空气中的污染物。不含污染物的环境空气随后返回大气。
按照本发明的一个重要方法，进入机动车发动机舱的环境空气通过正常流动型式在发动机舱内流动。具体地，不存在用于导向环境空气趋向于特定位置而在发动机舱内设置的特殊设备。的确，本发明的污染处理设备位于环境空气的至少一个正常流动型式中致使其唯一用途是使污染物与污染处理组合物之间进行有效接触。
在本发明优选实施方案中，污染处理设备位于机动车的散热器附近以便与通入或离开散热器的环境空气建立流动联系。污染处理设备还可以处在空调冷凝器、充气冷却器和/或散热器风扇附近，其原因在于这些发动机舱部件一般处在至少一个环境空气的正常流动型式中。
在本发明的另一优选实施方案中，污染处理设备具有承载装置如在污染处理设备不再能脱除环境空气中的污染物时能使污染处理部件易于被更新(例如被替换或再使用)的托架组件。
本发明中的“大气”代表地球周围的空气；“环境空气”代表通常情况下流过机动车发动机室或者被抽吸或被迫通向污染处理设备的大气，其中包括经过附带地或通过加热装置加热的空气。该设备可以包括将污染物转化为非毒性材料的催化剂和/或吸附污染物的吸附剂以便提供基本上不含污染物气体。“催化剂组合物”是指含有催化材料吸附剂或其组合形式的组合物。
“正常流动型”是指环境空气通过仅含有进行机动车的正常操作所需的车辆部件的发动机舱的流动通道。
“可更新的”一词是指污染处理设备为了脱除环境空气中的污染物易于被替换或再利用。“发动机舱”是取其通常的广义，包括被格栅、后隔火板与侧防护板以及底盘和机罩限定的空气内所含的所有机动车零件，其实例包括空调冷凝器、散热器、至少一个风扇、发动机、同时被称作中间冷却器或后冷却器的充气冷却器、流体容器(用于制动液、传动液、油等)等。无论发动机舱处于机动车前部、后部或中部均包括这类部件。
本发明涉及处理空气中的污染物的各种组合物、方法和制品。这样的污染物通常含有0～400、更通常1～300、更通常1～200ppb臭氧；0～30、更通常1～20ppm一氧化碳；以及2～3000ppb不饱和的烃类化合物，如C2至约C20烯烃及部分含氧烃类，如醇、醛、酯、醚、酮等。可处理的典型烃类包括但不限于丙烯、丁烯、甲醛和其他空气载带的烃类气体和蒸汽。存在的其他污染物包括氮氧化物和硫氧化物。对臭氧的全国环境空气质量标准为120ppb，一氧化碳为9ppm。其它污染物包括氮氧化物与硫氧化物。臭氧的全国环境空气质量标准为120ppb，而对于CO则为9ppm。
污染物处理组合物包括用于催化转化大气中存在的污染物成无害的材料的催化剂组合物。另一方面，吸附剂组合物可用作污染物处理组合物，以吸附在吸附时可破坏的污染物，或者贮存污染物，备以后进一步处理。这类组合物被披露于被结合在此供参考的共同转让的美国专利申请“Vehicle having Atmosphere PolutantTreating Surface”，律师卷号3777C，与本文共同申请U.S.系列号NO.。
可使用有助于将污染物转化成无害化合物或较少害处的化合物的催化剂组合物。适用的和优选的催化剂组合物包括催化臭氧生成氧的反应、催化一氧化碳生成二氧化碳的反应和/或催化烃类生成水和二氧化碳的反应的组合物。催化烃类反应的具体和优选的催化剂适用于催化含有2～20个碳原子和至少有一个双键的低分子量不饱和烃，如C2至约C8烯烃的反应。这样的低分子量烃类对产生烟雾有足够高的反应性。可反应的特定烯烃包括丙烯和丁烯。适用的和优选的催化剂可催化臭氧的反应和一氧化碳的反应；优选可催化臭氧的反应、一氧化碳的反应和烃类的反应。
臭氧
为了处理臭氧，适用的和优选的催化剂组合物包括含有包括氧化物如Mn2O3和MnO2在内的锰化合物的组合物，优选含有α-MnO2的组合物；钾锰矿是最优选的。其他适用的和优选的组合物包括MnO2和CuO的混合物。具体的和优选的组合物为hopcalite，它含有CuO和MnO2；更优选的是Carulite，它含有MnO2、CuO和Al2O3，由Carus化学公司销售。替代的组合物含有耐高温金属氧化物载体，催化有效数量的钯组分分散在该载体上，优选还含有锰组分。在共沉淀的氧化锆和氧化锰的载体上有贵金属组分优选铂组分的催化剂也是适用的。已发现，这一共沉淀载体的使用对于铂组分用于处理臭氧是特别有效的。可使臭氧转化成氧的另一组合物含炭、载在炭上的钯或铂、二氧化锰、Carulite和/或hopcalite(一种催化剂，锰、铜、钴、银的氧化物混合物，用于气体防毒面具)。还发现，载在耐高温氧化物如氧化铝上的锰也是适用的。
一氧化碳
为了处理一氧化碳，适用的和优选的催化剂组合物包括这样一种含有耐高温金属氧化物载体的组合物，催化有效数量的铂或钯组分优选铂组分分散在该载体上。为了处理一氧化碳，最优选的催化剂组合物含有载在耐高温金属氧化物、优选氧化钛上的还原铂族组分。适用的催化材料含有包括铂族组分在内的贵金属组分，该组分包括金属及其化合物。这样的金属可选自铂、钯、铑和钌、金和/或银组分。铂也促进臭氧的催化反应。含有载在共沉淀的氧化锆和二氧化锰载体上的贵金属组分、优选铂组分的催化剂也是适用的。这种催化剂优选是还原的。可使一氧化碳转化成二氧化碳的其他适用组合物包括载在炭或含二氧化锰的载体上的铂组分。处理这样的污染物的优选催化剂是还原的催化剂。适用于处理一氧化碳的另一组合物含有铂族金属组分(优选铂组分)、耐高温氧化物载体(优选氧化铝和氧化钛)以及至少一种选自钨组分和铼组分的金属组分(优选呈金属氧化物形式)。
烃类
对于处理包括C2至约C20烯烃，通常为C2-C8单烯烃如丙烯在内的不饱和烃以及部分含氧烃类适用的和优选的催化剂组合物与所提到的用于催化一氧化碳的反应的催化剂组合物属于相同类型，用于不饱和烃类的优选组合物含有还原的铂组分和铂组分的耐高温金属氧化物载体。优选的耐高温金属氧化物载体是氧化钛。可转化烃类成二氧化碳和水的另一适用组合物包括载在炭或含二氧化锰的载体上的铂组分。处理这样的污染物的优选催化剂是还原的催化剂。适用于转化烃类的另一组合物含有铂族金属组分(优选铂组分)、耐高温氧化物载体(优选氧化铝和氧化钛)以及至少一种选自钨组分和铼组分的金属组分(优选金属氧化物形式)。
臭氧和一氧化碳
可同时处理臭氧和一氧化碳的适用的和优选的催化剂含有这样一种载体，如耐高温金属氧化物载体，贵金属组分分散在该载体上。耐高温氧化物载体可含有选自氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆及其混合物的载体组分。氧化锆和氧化锰的共沉淀物也适用作贵金属催化剂组分的载体。最优选的是，这种载体与铂组分一起使用及催化剂处于还原形式。已发现，这种单一催化剂可有效地同时处理臭氧和一氧化碳。其他适用的和优选的贵金属组分是选自钯和铂组分的贵金属组分，铂是优选的。氧化铈载体与钯组分的组合得到一种同时处理臭氧和一氧化碳的有效催化剂。对于同时处理臭氧和一氧化碳来说，其他适用的和优选的催化剂包括铂族组分、优选铂组分或钯组分、更优选铂组分，载在氧化钛上或氧化锆和氧化硅的组合物上。可同时转化臭氧成氧和一氧化碳成二氧化碳的其他适用组合物包括载在炭上或含二氧化锰的载体上的铂组分。优选的催化剂是还原的催化剂。
臭氧、一氧化碳和烃类
可同时处理臭氧、一氧化碳和烃类的适用的和优选的催化剂含有一种载体，优选耐高温金属氧化物载体，贵金属组分分散在该载体上，烃类通常是低分子量烯烃(C2至约C20、通常为C2-C8单烯烃)和上述部分含氧的烃类，耐高温金属氧化物载体可以含有选自氧化铈、氧化铝、氧化钛、氧化锆及其混合物的载体组分，氧化钛是最优选的。适用的和优选的贵金属组分为选自包括钯和铂组分在内的铂族组分的贵金属组分，铂是最优选的。已发现，氧化钛载体与铂组分的组合得到同时处理臭氧、一氧化碳和低分子量气态烯烃组分的最有效催化剂。用适合的还原剂使铂族组分还原是优选的。可同时转化臭氧成氧、一氧化碳成二氧化碳和烃类成二氧化碳的其他适用的组合物包括载在炭、含二氧化锰的载体或含氧化锰和氧化锆的共沉淀物的载体上的铂组分。优选的催化剂是还原的催化剂。
可用涂覆法将上述组合物涂覆到至少一大气接触的表面上。特别优选的组合物在环境条件或环境操作条件下催化臭氧、一氧化碳和/或不饱和的低分子量烯烃化合物的转化。环境条件为大气中的条件。所谓环境操作条件指在正常操作过程中，在没有处理加能量来加热污染物处理组合物的条件下，大气接触表面的条件，如温度。某些大气接触表面可处于与大气相同的温度或类似的温度。已发现，催化臭氧反应的优选催化剂可在5～30℃的环境条件下催化臭氧的反应。
可用涂覆法将上述组合物涂覆到至少一大气接触表面(如车辆)。特别优选的组合物在环境条件下或在环境操作条件下催化臭氧、一氧化碳和/或不饱和的低分子量烯烃化合物的转化。
各种催化剂组合物可组合，并将组合的催化剂涂覆到大气接触表面上。另一方面，不同的表面或相同表面的不同部分可用不同的催化剂组合物涂覆。
优选这样来设计本发明的方法和设备，以致污染物可在大气接触表面的环境条件下或环境操作条件下处理。通过将这样的适合催化剂涂覆到大气接触表面上，本发明特别适用于处理臭氧，该催化剂特别适用于在环境条件下和在表面温度一般为至少0℃、优选10～105℃、更优选40～100℃下转化这样的污染物。一氧化碳优选在大气接触表面温度为20～105℃下处理。低分子量烃类，通常为至少有一个不饱和键的不饱和烃，如C2至约C20烯烃、通常为C2-C8单烯烃，优选在大气接触表面温度为40～105℃下处理。臭氧、一氧化碳和/或烃类的百分转化率与大气空气的温度和它相对于大气接触表面的空速，以及大气接触表面的温度有关。
因此，在本发明最优选的实施方案中，它至少使大气中存在的臭氧含量下降，而又不需给现有的基材，特别是机动车辆增加任何机械特性或能源。此外，催化反应在这些机动车辆部件表面所遇到的正常环境操作条件下进行，以致无需对机动车辆的结构或操作方法作任何改变。
由于本发明设备与方法总体上涉及处理大气，所以值得赞赏的作法是设计适用于处理密闭空间中的空气体积的设备变体。例如，可以使用具有承载污染物处理组合物的大气接触表面的机动车处理工厂、矿山与隧道内的空气。该设备可以包括用于该环境的车辆。
虽然本发明优选的实施方案旨在大气接触表面的环境操作温度下转化污染物，但是处理催化反应温度高于环境温度或可得到的大气接触表面的环境操作温度的污染物也是希望的。这样的污染物包括烃类和氮氧化物以及任何走旁路或未在大气接触表面上处理的一氧化碳。这些污染物可在更高的温度下处理，通常在至少100至450℃。这一点例如可通过使用辅助加热的催化表面来实现。用辅助加热的表面，就意味着有补充的设备来加热表面。优选的辅助加热表面是电加热的整体催化剂的表面，如熟悉本专业的技术人员已知的电加热的催化催金属蜂窝状物。可借助诸如机动车中的发电机或电池之类部件供电。催化剂组合物可为任何一种大家熟悉的氧化的和/或还原的催化剂，优选含有载在难熔氧化物载体上的贵金属如铂、钯、铑等的三元净化催化剂(TWC)。辅助加热的催化表面可与下游的环境温度大气接触表面相结合，用来进一步处理污染物。
正如上述，吸附剂组合物也可用来吸附污染物如烃类和/或颗粒物，以便随后氧化或除去。适用的和优选的吸附剂组合物包括沸石、其他分子筛、炭和第IIA族碱土金属氧化物，如氧化钙。烃类和颗粒物可在0～110℃吸附，随后进行脱附、催化反应或焚化处理。
本发明的可更新设备在机动车、空调器或其它其中有气流(例如空气流)的设备中易于安装、替换和/或再利用。该可更新设备通常被放在通过机动车的发动机舱的环境空气的正常流动型式中的任何部位。优选地将该设备放在加热表面(例如散热器)附近以便在使环境空气的温度在与设备接触之前上升或者以便通过某些其他装置供热。
借助自然风流使环境空气从基材上流过，或优选使用抽气设备如风扇等通风或强制使环境空气与其上有污染物处理组合物的基材有效接触。作为例子，风扇可在隧道中或作为空调体系的一部分，或者风扇优选机动车辆中的标准风扇用在机动车辆的常规冷却体系。风扇通常用电源如电池，优选用于机动车辆的12伏电池，以及太阳能电池板等驱动。
以下附图是本发明实施方案的说明，但并不打算用它们来限制本发明，本发明的范围由构成本申请书一部分的权利要求来确定，在附图中，相同的编号表示相同的部件。
图1是带有被设在散热器后部的本发明污染处理设备的卡车发动机舱的侧视面图；
图2是单一的本发明污染处理设备优选实施方案的透视图；
图3是类似于图2的处在单一载体中的多个污染处理设备；
图4是本发明单一污染处理设备的另一实施方案的透视图；
图5是类似于图2的用于清洁污染物处理设备的清洁组件的示意图；
图6是类似于图5的用于清洁污染物处理设备的清洁组件的另一实施方案的示意图。
图7是类似于图2的用于在与污染处理设备接触之前加热空气的加热循环装置的示意图；
图8是类似于图2的用于加热污染处理设置的加热组件的示意图；
图9是钾锰矿的IR光谱图。
图10是用平方根量度表示的计数与Bragg角2θ的关系表示的钾锰矿的XRD谱图。
本发明一般地涉及用于在环境空气以正常流动型式于机动车中发动机舱中流动时处理污染物的污染处理设备。
本领域专业人员参照附图1-8将理解本发明。本发明的污染处理设备可以与具有使车辆通过大气的装置的任何机动车结合使用。当车辆通过大气时，含有污染处理组合物(催化剂或吸附剂)的污染处理设备遇到包括被夹带于环境空气中的粒状和/或气态污染物在内的各种污染物。污染物借助污染处理组合物发生催化反应或被吸附，产生相对而言不含污染物的环境空气流，该气流返回大气。
本领域专业人员应该理解该车辆可以是任何适宜的具有推进车辆的移动装置如车轮、帆、传送带、履带等的车辆。该装置可以是用任何适宜的动力装置驱动，其中包括使用矿物燃料如汽油或柴油、乙醇、甲醇的发动机、借助诸如甲烷气之类燃料驱动的可燃气体发动机、风力如风帆或风动力推进器、太阳能或电能如电池动力汽车。车辆包括汽车、载重汽车、公共汽车、火车、小船、大船、飞机、飞船、气球等。作为实例，仅仅为了进行描述，图1所示的载重汽车将被用于对本发明进行详细说明。
参照图1，其中给出一辆具有许多处在发动机舱20中的车辆部件的载重汽车10。发动机舱20前部有格栅20，后部有隔火板14，顶部有机罩16，底部有底盘18。发动机舱还被侧防护板(未示出)包围。发动机舱20中的车辆部件包括但不限于空调冷凝器22、充气冷却器24、散热器26、散热器风扇28和发动机30。可以理解的是其它车辆部件也可以存在于发动机舱中只是为简便以见而未加以描述。还应该理解发动机舱20及其中各个车辆部件可以位于机动车前部、中部或后部。
当机动车运行时，环境空气可以通过格栅12或底盘18进入发动机舱20。某些环境空气还会通过侧防护板(未示出)与机罩的交线进入。在每一种情况下，环境空气以正常流动型式通过发动机舱。图1中，箭头A表示环境空气进入格栅12的正常流动型式的一个实例，箭头B为环境空气进入底盘18的正常流动型式的一个实例，箭头C为环境空气通过侧防护凹板与机罩交线进入发动机舱20的正常流动型式的一个实例。
按照本发明，污染处理设备处在通过发动机舱的至少一个正常流动型式环境空气中。污染处理设备为一个包括含有能够脱除环境空气中污染物的催化材料和/或吸附剂催化剂组合物的结构。图1中，污染处理设备32处于箭头A-C表示的环境空气的正常流动型式中。可以理解污染处理设备32可以处在发动机舱20中的任何部位。只要处在任意一种进入方式(例如箭头A或B或C所示)或多种进入方式(例如箭头A-C所示)环境空气的正常流动型式中即可。
如图1具体表示的和本发明优选的那样，污染处理设备32处在散热器26的后侧，从而可以当其通过散热器时利用被提供给环境空气的热量。污染处理设备32还可以处在散热器26前部、充气冷却器24后面或前面、散热器风扇28后面或前面或其它部位。
在本发明的优选方式中，污染处理设备借助能使污染处理设备可更新的、易于替代或再利用的支撑装置被支撑在发动机舱内。
图2中，污染处理设备处在被呈托架组件形式的支撑装置支撑的散热器后面的汽车外壳下。该支撑装置能使污染处理设备易于被拆除与替换或再利用，这将在下文详述。
污染处理设备32包括其中具有被催化剂组合物涂敷的基底的外壳34。外壳34装在具有底座38和限定用于接收外壳34的表面42的相对壁42的托架组件36中。应该注意，托架组件36具有能够使含有催化剂组合物的外壳34易于被插入面积42、随后在需要替换设备或清洗时被除去的敞口顶部44。托架组件36优选包括法兰46以保证外壳34保留在托架中和防止其不需要的移动如当机动车运行时产生的移动。
如图2实施方案所示，单一外壳被插入托架组件36中。该外壳34可被在侧面固定或在顶部设一手柄48以便安装与拆除。当催化剂组合物失活或无法发挥其预期功效时。通过提升手柄48或夹持外壳侧面拆除废旧外壳并且用含新鲜催化剂组合物的外壳进行替换。另外，可以移走和清洗废旧外壳以便清除污染物、碎屑等如油、盐等从而再生催化剂组合物以便将其再利用。优选的洗液为水，不过还可以使用工业清洁溶液，只要它们不对催化剂组合物的催化或吸附特性产生不利影响即可。随后将经过清洗的外壳重新插入托架组件36中并且被重新使用以便脱除空气中的污染物。
在正常操作期间，车辆10前进时，其前部26一开始与大气空气接触。一般地，喷气式飞机以高达约1000英里/小时的速度通过空气。水、陆交通工具一般以高达300英里/小时、更典型地，以高达200英里/小时的速度移动，机动车行驶速度高达100英里/小时且一般为5-25英里/小时。远洋运载工具如船只一般以高达30英里/小时并且一般为2-20英里/小时的速度移动。按照本发明方法，大气接触表面与大气的相对速度在车辆、一般为汽车或基于陆地的车辆通过大气时，为0-100英里/小时，一般为2-75英里/小时，对于汽车来说一般为5～60英里/小时，面速度为相对于污染处理表面的空气的速度。
在机动车如具有散热器风扇18的载重汽车10中，当机动车通过大气时，除了有空气通过下列部件以外，风扇还会抽吸空气通过格栅12、空调冷凝器14、充气冷却器25和/或散热器16。当机动车空转时，被抽吸进入散热器的空气的相对面速度为约5-15英里/(Mph)。散热器风扇在机动车通过大气时调节空气通过散热器的流速。当一般的汽车以约20mph的速度通过大气时，空气的入口面速度为约25mph。依据使用散热器风扇的机动车的设计，当在空转期间使用风扇时，汽车的面速度低至对应于机动车速度的面速度的约100％。然而，一般情况下，空气相对于大气接触表面的面速度等于空转速度+0.1～1.0，更典型地0.2～0.8倍车辆速度。
根据本发明，可在较低的温度下处理大量的空气。车辆的高表面积部件，包括散热器、空调冷凝器和新鲜空气冷却器通常都有与空气接触的大的正面表面积。但是，这些设备是相当狭窄的，通常约3/4吋至约2吋厚，通常为3/4至
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吋厚。散热器风扇可使与这些设备正面接触的大气空气的线速通常达到至多约10、更通常5～10英里/小时。当空气通过有催化剂的车辆部件时，被处理空气的数量指标一般称为空速，更确切地说是体时空速(VHSV)。它按每小时通过单位催化剂体积的空气体积(对应于催化元件的体积)来量度。它是按每小时立方英尺空气除以立方英尺催化剂基材计。催化剂基材的体积为正面面积乘以空气流方向的厚度或轴长。另一方面，体时空速是按催化剂制品体积计的催化剂体积的每小时要处理的空气体积数。由于本发明含催化剂的元件相对较薄，所以空速是相当高的。可按本发明处理的空气的体时空速可高达750000小时-1或更高。空气对这些元件之一的面速在5英里/小时下可得到的空速高达300000小时-1。根据本发明，设计催化剂在空速高达250000～750000、一般在300000～600000小时-1范围内，处理在大气中的污染物。这一点甚至在相当低的环境温度下和在含有本发明的污染物处理组合物的车辆元件的环境操作温度下完成。
大气接触表面的环境操作温度可以依据其是否位于车辆内热源附近或是否属于起冷却车辆零件作用的部件表面而变化。然而，诸如格栅12、挡风板20之类的接触表面处于环境条件下。在一般操作过程中，冷却装置在高于环境大气温度下操作，诸如空调冷凝器14、散热器16和充气冷凝器25之类的接触表面可以高达130℃、一般高达105℃并且更典型地为40-100℃，可以为10-75℃。充气冷却器25一般在25～130℃下操作。接触表面大小可以变化，空调冷凝器、散热器与充气冷却器一般为20-2000平方英尺，风扇叶片18一般为0.2～约40平方英尺，其中包括前表面与后表面。
外壳34包括一个基质和与其结合的例如涂敷在该基质上的催化剂组合物。
污染物处理组合物优选是催化剂组合物或吸附剂组合物。适用的和优选的催化剂组合物是在与表面接触时的空气的空速下，和在接触点表面的温度下，可催化目标污染物的反应的组合物。通常，这些催化反应在大气接触表面的温度范围为0～50℃、特别典型地是20～40℃、更典型的是约20～40℃下进行。但是，在空气流本身被加热的场合下，温度可更高。在大气空气在前面的一些加工步骤中被加热的场合下，这样的温度可高达100～130℃，甚至更高，对反应的效率没有限制，只要这些反应发生。优选的是，有至少1％的转化率，应有尽可能高的转化效率。适用的转化效率优选为至少约5％、更优选至少约10％。优选的转化率取决于特定的污染物和污染物处理组合物。在臭氧用大气接触表面上的催化剂组合物处理时，优选的是转化效率大于约30至40％、更优选大于50％、更优选大于70％。一氧化碳优选的转化率大于30％、优选大于50％。烃类和部分含氧的烃类的优选转化效率为至少10％、优选至少15％、最优选至少25％。当大气接触表面处在高达约110℃的环境操作条件下时这些转化率是特别优选的。这些温度为包括散热器与空调冷凝器表面在内的运载工具大气接触表面的正常操作期间通常经历的表面温度。在大气接触表面有补充加热的场合下，如用电加热的整体催化剂、格栅、筛网、网子等，优选转化效率大于90％、更优选大于95％。转化效率是基于在催化剂组合物存在下空气中特定污染物反应的摩尔百分数。
臭氧处理催化剂组合物含有包括二氧化锰的含锰化合物，包括非化学计量的二氧化锰(如MnO(1.5～2.0))和/或Mn2O3。通常称为MnO2的优选二氧化锰有这样一化学式，其中锰与氧的摩尔比为约1.5至2.0，如Mn8O16。直到100％(重量)的二氧化锰MnO2可用于处理臭氧的催化剂组合物。可得到的替代组合物含有二氧化锰和其他一些化合物，如单独的氧化铜或氧化铜和氧化铝。
适用的和优选的二氧化锰类为通常锰与氧的摩尔比为1～2的α-二氧化锰类。适用的α-二氧化锰在授与O′Young等的US5340562中公开；也在O′Young在沸石和层柱白土结构物进展讨论会上发展的“有孔道结构的氧化锰类的水热合成”，美国化学会石油化学分会，New York City Meeting，August 25-30，1991，从第342页开始，以及在Mckenzie，“钠水锰矿、钾锰矿和一些其他的锰的氧化物和氢氧化物的合成”，矿物学杂志，1971年12月，第38卷，第493～502页。对于本发明来说，优选的α-二氧化锰是2×2孔道结构物，可为碱硬锰矿(BaMn8O16·XH2O)、钾锰矿(KMn8O16·XH2O)、锰钠矿(NaMn8O16·XH2O)和铅硬锰矿(PbMn8O16.XH2O)。
适用于本发明的二氧化锰类的表面积优选大于150米2/克、更优选大于200米2/克、更优选大于250米2/克、最优选大于275米2/克。这些材料的表面积上限可高达300米2/克、325米2/克，甚至350米2/克。优选材料的表面积在200～350米2/克范围内、优选250～325米2/克、最优选275～300米2/克。组合物优选含有下述类型的粘合剂，优选的粘合剂是聚合物粘合剂。组合物还可含有贵金属组分，优选的贵金属组分是贵金属的氧化物，优选铂族金属的氧化物，最优选钯或铂的氧化物，也称为钯黑或铂黑。按锰组分和贵金属组分的重量计，钯黑或铂黑的数量可在0～25％范围内，适用的数量为约1至25和5～15％(重量)。
现已发现，使用含有钾锰矿类α-氧化锰的组合物(还含有聚合物粘合剂)在臭氧浓度为0～400ppb下，在空气流以空速为300000～650000时-1通过散热器时，可得到大于50％、优选大于60％、最优选75～85％的臭氧转化率。在一部分钾锰矿被至多25％、优选15～25％(重量)钯黑(PdO)代替的场合下，在上述条件下使用粉末反应器时，臭氧的转化率为95～100％。
优选的钾锰矿二氧化锰的晶体粒度为2～10、优选小于5纳米。它可在250～550℃、优选500℃以下和大于300℃下，焙烧至少1.5小时、优选至少2小时直至约6小时。
优选的钾锰矿可根据上述O′Young和McKenzie的参考文献和专利制备。钾锰矿可通过包括选自MnCl2、Mn(NO3)2、MnSO4和Mn(CH3COO)2的盐在内的锰盐与高锰酸盐化合物反应来制备。钾锰矿用高锰酸钾来制备；碱硬锰矿用高锰酸钡来制备；铅硬锰矿用高锰酸铅来制备；以及锰钠矿用高锰酸钠来制备。已认识到适用于本发明的α-氧化锰可含有一种或多种碱硬锰矿、钾锰矿、锰钠矿或铅硬锰矿化合物。甚至当制备钾锰矿时，少量其他金属离子如钠可存在。制备α-二氧化锰的适用方法在上述参考文献中描述，在这里作为参考并入本发明。
本发明使用的优选α-锰是钾锰矿。优选的钾锰矿是“纯净的”或基本上不含无机阴离子，特别是在表面上。这样的阴离子可包括氯离子、硫酸根和硝酸根，它们是在制备钾锰矿的过程中引入的。制备纯净的钾锰矿的另一方法是羧酸锰优选乙酸锰与高锰酸钾反应。已发现，已焙烧的材料是纯净的。含有无机阴离子的材料的使用可使臭氧转化成氧的转化率至多为约60％。有“纯净”表面的钾锰矿的使用可得到高达约80％的转化率。
我们认为，在焙烧过程中羧酸根被烧掉。但是，既使在焙烧过程中，无机阴离子仍留在表面上。无机阴离子如硫酸根可用水溶液或稍酸性的水溶液洗去。优选的是，α-二氧化锰是“纯净的”α-二氧化锰。可将钾锰矿在约60至100℃下洗涤约1.5小时，以便除去显著数量的硫酸根阴离子。硝酸根阴离子也可用类似的方法除去。“纯净的”α-二氧化锰的特征是有图19所示的IR光谱图和图20所示的XRD图。这样的钾锰矿的表面积优选大于200米2/克、更优选大于250米2/克。图19所示的最优选的钾锰矿的IR光谱图的特征是，没有归属于碳酸根、硫酸根和硝酸根的谱峰。预期的碳酸根谱峰出现在1320～1520波数范围内；而硫酸根谱峰出现在950～1250波数范围。图20为实施例23中制备的高表面积钾锰矿的粉末X射线衍射图。适用于本发明的钾锰矿的X射线衍射图的特征是，由小晶粒(约5至10纳米)得到宽峰。用CuKα射线，在图20中所示的钾锰矿的近似峰位(+0.15°2θ)和近似相对强度(±5)为：2θ/相对强度-12.1/9；18/9；28.3/10；37.5/100；41.8/32；49.7/16；53.8/5；60.1/13；55.7/38和68.0/23。
制备适用于本发明的钾锰矿的优选方法包括酸性锰盐的水溶液与高锰酸钾溶液混合。酸性锰盐溶液的pH值优选为0.5～3.0，可用任何常用的酸优选乙酸产生酸性，优选浓度为0.5～5.0N、更优选1.0～2.0N的乙酸。混合物制成浆液，将它在50～110℃下进行搅拌。过滤浆液，将滤液在75～200℃范围内干燥。生成的钾锰矿晶体的表面积通常为200～350米2/克。
其他适用的组合物含有二氧化锰和任选的氧化铜和氧化铝；以及至少一种贵金属组分如载在二氧化锰上的铂族金属，在存在氧化铜和氧化铝的场合下。适用的组合物含有直至100、40～80、优选50～70％(重量)二氧化锰和10～60、通常30～50％(重量)氧化铜。适用的组合物包括约60％二氧化锰和约40％氧化铜的hopcalite；以及Carulite200(由Carus化学公司销售)，据报道含有60～75％(重量)二氧化锰、11～14％氧化铜和15～16％氧化铝。据报道，Carulite的表面积约为180米2/克。在450℃下焙烧使Carulite的表面积下降约50％，而不会明显影响其活性。在300～500、更优选350～450℃下焙烧锰化合物是优选的。在550℃下焙烧使表面积和臭氧处理活性大大下降。在与乙酸一起球磨并涂覆到基材上后，焙烧Carulite可改善涂层与基材的粘附性。
处理臭氧的其他组合物可含有二氧化锰组分和贵金属组分，如铂族金属组分。虽然两种组分都有催化活性，但二氧化锰也可起负载贵金属组分的作用。铂族金属组分优选是钯组分和/或铂组分。铂族金属化合物的数量优选为组合物的约0.1至约10％(重量)(按铂族金属的重量计)。在铂存在的场合下，其数量优选为0.1～5％(重量)；而按负载材料的体积计，在污染物处理催化剂体积上的适用的和优选的数量为约0.5至约70克/呎3。钯组分的数量优选为组合物的约2至约10％(重量)，而在污染物处理催化剂体积上的适用的和优选的数量为约10至约250克/呎3。
各种适用的和优选的污染物处理催化剂组合物，特别是那些含有催化活性组分如贵金属催化组分的，可含有适合的载体材料，如耐高温氧化物载体。优选的耐高温氧化物可选自氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铈、氧化锆和氧化铬，以及混合物。更优选的是，载体是至少一种选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化硅-氧化铝、氧化硅-氧化锆、氧化铝-硅酸盐、氧化铝-氧化锆、氧化铝-氧化铬和氧化铝-氧化铈的活化的高表面积化合物。耐高温氧化物可制成适合的形式，包括粒度为约0.1至约100、优选1～10微米的疏松颗粒形式，或者粒度为约1至约50、优选约1至约10纳米的溶胶形式。优选的氧化钛溶胶载体含粒度为约1至约10、通常为约2至5纳米的氧化钛。
氧化锰和氧化锆的共沉淀物也是适用的和优选的载体。该组合物可按US5283 041中公开的制备，在这里作为参考并入本发明。简单地说，这种共沉淀的载体材料按重量计锰和锆的重量比为5∶95至95∶5、优选10∶90至75∶25更优选10∶90至50∶50、最优选15∶85至50∶50。适用的和优选的实施方案的Mn∶Zr重量比为20∶80。US5283041公开了一种制备氧化锰组分和氧化锆组分的共沉淀物的优选方法。正如US5283041中公开的，氧化锆和氧化锰材料可通过以下步骤来制备：将适合的氧化锆前体的水溶液如硝酸氧化锆、乙酸锆、氯氧化锆或硫酸氧化锆和适合的氧化锰前体如硝酸锰、乙酸锰、二氯化锰或二溴化锰混合；加入足够数量的碱如氢氧化铵，使pH值达到8～9；过滤生成的沉淀；用水洗涤；然后在450～500℃下干燥。
处理臭氧的催化剂的适用载体选自一种耐高温氧化物载体，优选氧化铝和氧化硅-氧化铝，更优选的载体是含有约1至约10％(重量)氧化硅和90～99％(重量)氧化铝的氧化硅-氧化铝载体。
对于处理一氧化碳的含铂族金属的催化剂来说，适用的耐高温氧化物载体选自氧化铝、氧化钛、氧化硅-氧化锆和锰-氧化锆。对于处理一氧化碳的催化剂组合物来说，优选的载体是如US5145825中公开的氧化锆-氧化硅载体、US5283041中公开的锰-氧化硅载体以及高表面积的氧化铝。对于处理一氧化碳的催化剂来说，最优选的载体是氧化钛。有氧化钛载体的还原催化剂比相应的未还原催化剂有更高的一氧化碳转化率。
对于处理烃类如低分子量烃类、特别是低分子量烯烃(有2至约20个碳原子、通常2至约8个碳原子)以及部分含氧的烃类的催化剂来说，载体优选选自包括氧化铝和氧化钛在内的耐高温金属氧化物。与处理一氧化碳的催化剂一样，还原的催化剂有更高的烃类转化率。特别优选的是氧化钛载体，已发现它能得到有高的臭氧转化率以及显著的一氧化碳转化率和低分子量烯烃转化率的催化剂组合物。高表面积大孔的耐高温氧化物也是适用的，优选这样的氧化铝和氧化钛，其表面积大于150米2/克、优选约150至350、优选200～300、更优选225～275米2/克；孔隙率大于0.5毫升/克、通常0.5～4.0、优选约1至2毫升/克(基于汞孔率法)；以及粒度为0.1～10微米。适用的材料是Versal GL氧化铝，其表面积为约260米2/克、孔隙率为1.4～1.5毫升/克，由LaRoche工业公司提供。
对于处理一氧化碳和/或烃类来说，用于铂的优选的耐高温载体是二氧化钛。氧化钛可以疏松粉末形式或以二氧化钛溶胶的形式使用。该催化剂组合物可通过将液体介质中的铂族金属、优选以溶液的形式如硝酸铂溶液加到氧化钛溶胶中来制备，该溶胶是最优选的。然后可将制得的浆液涂覆到适合的基材上，如大气处理表面如散热器、金属整体基材或陶瓷基材。优选的铂族金属是铂化合物。由上述步骤制得的铂氧化钛溶胶催化剂在环境操作温度下，对一氧化碳和/或烃类氧化有高的活性。可与氧化钛溶胶结合的除铂族组分以外的金属组分包括金、钯、铑和银组分。对于处理烃类特别是烯烃来说，还发现在对处理一氧化碳是优选的钛催化剂上的还原铂族组分、优选铂组分是适用的和优选的。
优选的氧化钛溶胶载体含有粒度为约1至约10、通常约2至5纳米的氧化钛。
优选的疏松氧化钛的表面积为约25至120、优选50～100米2/克；粒度为约0.1至10微米。一种具体的和优选的疏松氧化钛载体的表面积为45～50米2/克、粒度为约1微米，由DeGussa公司作为P-25销售。
优选的氧化硅-氧化锆载体含1～10％氧化硅和90～99％氧化锆。优选的载体颗粒有高的表面积，如100～500米2/克、优选150～450米2/克、更优选200～400米2/克，以提高催化金属组分在载体上的分散度。优选的耐高温金属氧化物载体还有高的孔隙率(有高达约145纳米半径的孔)，如约0.75至1.5毫升/克、优选约0.9至1.2毫升/克，至少约50％孔隙率由半径为5～100纳米的孔提供。
适用的臭氧处理催化剂含有至少一种贵金属组分，优选分散在适合载体如耐高温氧化物载体上的钯组分。按贵金属(金属而不是氧化物)和载体的重量计，组合物在载体如耐高温氧化物载体上含有0.1～20.0、优选0.5～15％(重量)贵金属。钯优选的用量为2～15、更优选5～15、更优选8～12％(重量)。铂优选的用量为0.1～10、更优选0.1～5.0、更优选2～5％(重量)。钯最优选用于催化臭氧生成氧的反应。载体材料可选自上述的载体材料。在优选的实施方案中，象贵金属、优选钯组分那样，还可有上述的疏松的锰组分，或分散在相同的或不同的耐高温氧化物载体上的锰组分。在污染物处理组合物中，按钯和锰金属的重量计，可有至多80、优选至多50、更优选1～40、更优选5～35％(重量)锰组分。另一方面，优选有约2至30、更优选2～10％(重量)锰组分。每立方呎催化剂体积的催化剂载量为20～250克、优选约50至250克钯。催化剂体积是成品催化剂组合物的总体积，所以包括由气流通道提供的空间在内的空调冷凝器或散热器的总体积。通常，钯的载量越高，臭氧的转化率越高，即在被处理的空气流中臭氧分解的百分数越大。
在约40至50℃下，用钯/锰载在氧化铝上的催化剂组合物达到的臭氧生成氧的转化率有约50％(摩尔)，条件是臭氧浓度为0.1～0.4ppm，面速率为约10英里/小时。使用铂/氧化铝催化剂得到较低的转化率。
特别有意义的是含上述的氧化锰和氧化锆的共沉淀产物的载体的使用，它用来负载贵金属，优选铂和钯、最优选铂。铂是特别有意义的，因为已发现，当铂用在这种共沉淀载体上时，它是特别有效的。按金属铂和共沉淀载体计，铂的数量可为0.1～6、优选0.5～4、更优选1～4、最优选2～4％(重量)。已发现，在这种载体上铂用于处理臭氧是特别有效的。另外，正如下面讨论的，这种催化剂也适用于处理一氧化碳。优选的是，贵金属是铂，而催化剂是经还原的催化剂。
其他适用于臭氧催化转化成氧的催化剂在US4343776和4405507中公开，在这里两者作为参考并入本发明。一种适用的和最优选的组合物在1994年2月25日提交的共同授与的美国专利08/202397，现为US5422331“飞机用轻型低压降臭氧分解催化剂”中公开，在这里作为参考并入本发明。可使臭氧转化成氧的其他组合物含有炭以及载在炭上的钯或铂、二氧化锰、Carulite和/或碱硬锰矿。还发现载在耐高温氧化物如上述氧化物上的锰也是适用的。
一氧化碳处理催化剂优选含有至少一种贵金属组分，优选铂和钯组分，铂组分是最优选的。组合物在适合的载体如耐高温氧化物载体上含有0.01～20％(重量)、优选0.5～15％(重量)贵金属组分，贵金属的数量是基于贵金属(金属和不是金属组分)和载体的重量。铂是最优选的，其优选用量为0.01～10、更优选0.1～5、最优选1.0～5.0％(重量)。钯的用量为2～15、优选5～15、更优选8～12％(重量)。优选的载体是氧化钛，如上所述氧化钛溶胶是最优选的。当载在整体结构物如散热器中，或载到其他大气接触表面上时，催化剂载量优选为约1至150、更优选10～100克铂/呎3催化剂体积和/或20～250、优选50～250克钯/呎3催化剂体积。优选的催化剂是经还原的催化剂。在一氧化碳的浓度为15～25ppm，空速为300000～500000小时-1的场合下，在25～90℃下，使用由有1～6％(重量)铂(按金属计)/氧化钛组合物的汽车散热器得到的涂芯样品导致5～80％(摩尔)一氧化碳转化成二氧化碳。同样，在一氧化碳的浓度为约15ppm、空速为约300000小时-1的场合下，在至多约95℃下，用1.5～4.0％(重量)铂/氧化铝载体组合物导致5～65％(摩尔)一氧化碳转化成二氧化碳。使用钯/氧化铈载体得到较低的转化率。
一种处理一氧化碳的替代的和优选的催化剂组合物含有载在上述氧化锰和氧化锆的共沉淀物上的贵金属组分。共沉淀物按上述制得。锰与氧化锆的优选比例为5∶95至95∶5、10∶90至75∶25、10∶90至50∶50和15∶85至25∶75，优选的共沉淀物的氧化锰与氧化锆比为20∶80。按铂金属计，载在共沉淀物上的铂的百分数为0.1～6、优选0.5～4、更优选1～4、最优选2～4％(重量)。催化剂优选是经还原的催化剂。催化剂可以粉末的形式还原或涂覆到负载基材后再还原。其他可将一氧化碳转化成二氧化碳的适用组合物包括载在炭上或含二氧化锰的载体上的铂组分。
处理烃类的催化剂含有至少一种贵金属组分，优选选自铂和钯，铂是最优选的，烃类通常为上面涉及到的不饱和烃，至典型地有2至约20个碳原子、尤其是2～8个碳原子的不饱和单烯烃，以及部分含氧的烃类。适用的催化剂组合物包括那些用于处理一氧化碳的组合物。处理烃类的组合物含有载在适合的载体如耐高温氧化物载体上的0.01～20、优选0.5～15％(重量)贵金属组分，贵金属的数量是基于贵金属、(不是金属组分)和载体的重量。铂是最优选的，其优选用量为0.01～10、更优选0.1～5、最优选1.0～5％(重量)。当载到整体结构物如机动车的散热器或其他大气接触表面上时，催化剂的载量优选为约1至150、更优选10～100克铂/呎3催化剂体积。优选的耐高温氧化物载体是耐高温金属氧化物，它们优选选自氧化铈、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化钛及其混合物，氧化铝和氧化钛是最优选的。优选的氧化钛的特征如上述，氧化钛溶胶是最优选的。优选的催化剂是经还原的催化剂。涂覆的汽车散热器的试验得出，在丙烯浓度为约10ppm、空速为约320000小时-1的场合下，使用1.5～4％(重量)铂/氧化铝或氧化钛载体，低分子量单烯烃如丙烯生成水和二氧化碳的转化率为15～25％。这些催化剂是未还原的。催化剂的还原可提高转化率。
适用于一氧化碳和烃类两者氧化的催化剂通常包括上述那些适用于处理一氧化碳或烃类的催化剂。已发现对处理一氧化碳和烃类如不饱和烯烃两者有良好活性的最优选的催化剂含有载在优选的氧化钛载体上的铂组分。组合物优选含粘合剂，并可涂覆到适合的载体结构物上，其数量为0.8～1.0克/吋3。在氧化钛载体上的铂金属的浓度为2～6、优选3～5％(重量)。适用的和优选的基材的泡孔密度等于约300至400个泡孔/吋2。催化剂优选以粉末形式或在涂覆的制品上用适合的还原剂还原。催化剂优选在含有约7％氢、其余为氮的气流中，在200～500℃下还原1～12小时。在2-6小时内最优选的还原或制备温度为400℃。已发现，该催化剂在直到100℃的升温下，在空气和潮湿空气中长期暴露后仍保持高的活性。
可处理臭氧和一氧化碳两者的适用催化剂含有至少一种贵金属组分，最优选的贵金属选自钯、铂及其混合物，它载在适合的载体上，如耐高温氧化物载体上。适用的耐高温氧化物是氧化铈、氧化锆、氧化铝、氧化钛、氧化硅及其混合物，包括上述的氧化锆和氧化硅的混合物。适用的和优选的载体还有上述的氧化锰和氧化锆的共沉淀物。按贵金属和载体的重量计，组合物在载体上含有0.1～20.0、优选0.5～15、更优选1～10％(重量)贵金属组分。钯的用量优选为2～15、更优选3～8％(重量)。铂的用量优选为0.1～6、更优选2～5％(重量)。优选的组合物是这样一种组合物，其中耐高温组分为氧化铈，而贵金属组分为钯。该组合物有相当高的臭氧和一氧化碳转化率。更具体地说，在接触95℃表面的空气流中含有16ppm一氧化碳，气体的面速度为5英里/小时的条件下，对涂覆到散热器上的该组合物的试验导致一氧化碳转化率为21％。在气流含0.25ppm臭氧、处理表面温度为25℃、空气气流面速度为10英里/小时的场合下，相同的催化剂得到55％臭氧转化率。同样，优选的组合物含有贵金属和上述氧化锰和氧化锆的共沉淀物，贵金属优选铂族金属、更优选选自铂和钯组分，最优选铂组分。这种呈催化剂粉末或适合基材上的涂层的含上述贵金属的催化剂为还原形式催化剂。优选的还原条件包括上述的那些条件，最优选的条件是在250～350℃下，在含有7％氢和93％氮的还原气体中还原2～4小时。已发现该催化剂特别适用于同时处理一氧化碳和臭氧。其他适用于臭氧转化成氧和一氧化碳转化成二氧化碳的组合物含有载在炭、二氧化锰或耐高温氧化物载体上的铂组分，以及任选含有另外的锰组分。
可同时处理臭氧、一氧化碳和烃类以及部分含氧烃类的适用的和优选的催化剂含有贵金属组分、优选铂组分，载在适合的载体上，如耐高温氧化物载体上。适用的耐高温氧化物载体包括氧化铈、氧化锆、氧化铝、氧化钛、氧化硅及其混合物，包括上述的氧化锆和氧化硅的混合物。上述氧化锰和氧化锆的共沉淀物载体也是适用的。按贵金属和载体的重量计，组合物在耐高温载体上含有0.1～20、优选0.5～15、更优选1～10％(重量)贵金属组分。在试图将烃类组分转化成二氧化碳和水的场合下，铂是最优选的催化剂，其优选用量为0.1～5、更优选2～5％(重量)。在具体的实施方案中，可有这样一种催化剂的组合物，它包括上述的催化剂以及一种特别优选用于处理臭氧的催化剂，如含锰组分的催化剂。锰组分可任选与铂组分结合。锰和铂可在相同的或不同的载体上。按贵金属和锰的重量计，在污染物处理组合物中可有至多80、优选至多50、更优选1～40、更优选10～35％(重量)锰组分。催化剂载量与上述有关臭氧转化催化剂的相同。优选的组合物是这样一种组合物，其中耐高温组分为氧化铝或氧化钛载体，而贵金属组分为铂组分。当与95℃表面接触，气流的面速度为约10英里/小时(空速为320000时-1)，空气露点为35°F时，涂覆在散热器上的组合物的试验得到，一氧化碳的转化率为68～72％，臭氧的转化率为8～15％以及丙烯的转化率为17-18％。通常，随着接触表面温度下降以及大气空气流过污染物接触表面的空速或面速度增加，百分转化率下降。
催化剂的活性，特别是处理一氧化碳和烃类的活性可通过在如氢、一氧化碳、甲烷或烃类+氮气的合成气体中还原催化剂来进一步提高。另一方面，还原剂可为液体形式，如肼、甲酸和甲酸盐，如甲酸钠溶液。催化剂可作为粉末或涂覆到基材后还原。还原可在气体中在150～500℃、优选200～400℃下进行1～12小时、优选2-8小时。在一优选过程中，涂覆的制品或粉末可在含7％氢的氮气中，在275～350℃下还原2～4小时。
适用于本发明方法和设备的替代组合物含有选自贵金属组分(包括铂族金属组分、金组分和银组分)的催化活性材料和选自钨组分和铼组分的金属组分。按金属的重量计，催化活性材料与钨组分和/或铼组分的相对数量为1∶25至15∶1。
含有钨组分和/或铼组分的组合物优选含氧化物形式的钨和/或铼。氧化物可通过首先用钨盐或铼盐制成组合物，随后焙烧组合物得到氧化钨和/或氧化铼的方法来制备。组合物还可含有其他组分，如载体，包括耐高温氧化物载体、锰组分、炭以及氧化锰和氧化锆的共沉淀物。适用的耐高温金属氧化物包括氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆、氧化铬及其混合物。组合物还可含有粘合剂材料，如包括氧化铝溶胶或氧化钛溶胶在内的金属溶胶，或者可以聚合乳胶粘合剂形式被提供的聚合物粘合剂。
在优选的组合物中，有0.5～15、优选1～10、最优选3～5％(重量)催化活性材料。优选的催化活性材料是铂族金属，铂和钯是更优选的，铂是最优选的。按金属计，钨和/或铼组分的数量为1～25、优选2～15、最优选3～10％(重量)。粘合剂的数量可在0～20、优选0.5～20、更优选2～10、最优选2～5％(重量)变化。视载体材料而定，粘合剂可不一定在该组合物中。优选的组合物含有60～98.5％(重量)耐高温氧化物载体、0.5～15％(重量)催化活性材料、1～25％(重量)钨和/或铼组分和0～10％(重量)粘合剂。
含有钨组分和铼组分的组合物可在上面提到的条件下焙烧。另一方面，组合物可被还原。但是，正如以下实施例表明的，组合物不需还原，而钨和/或铼组分的存在可使一氧化碳和烃类转化与含有经还原的铂族金属的组合物相当。
本发明的污染物处理组合物优选含有粘合剂，它使组合物粘合，并对大气接触表面产生粘附性。已发现，优选的粘合剂是聚合物粘合剂，其用量按组合物的重量计为0.5～20、更优选2～10、最优选2～5％(重量)。优选的是，粘合剂是可热固的或热塑的聚合物粘合剂。聚合物粘合剂可有聚合物专业已知的适合稳定剂和防老化剂。聚合物可为塑性聚合物或弹性聚合物。最优选的是作为乳胶引入到催化剂组合物浆液优选水浆液中的热固性弹性聚合物。当组合物涂覆并加热时，粘合剂材料可交联，提供适合的支撑，它使涂层的整体性增加，对大气接触表面的粘附性增加，并在机动车中产生的振动下保持结构稳定性。优选的聚合物粘合剂的应用使污染物处理组合物能粘附到大气接触表面上，而不需要打底层。粘合剂可含耐水添加剂，以提高耐水性和粘附性。这样的添加剂包括氟碳乳液和石油蜡乳液。
适用的聚合组合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃共聚物、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚丁二烯共聚物、氯化橡胶、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、乙烯-丙烯-二烯烃弹性体、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚(乙烯基酯)、聚(乙烯基卤)、聚酰胺、纤维素聚合物、聚酰亚胺、丙烯酸类树脂、乙烯基丙烯酸类树脂和苯乙烯丙烯酸类树脂、聚乙烯醇、热塑性聚酯、热固性聚酯、聚苯醚、聚苯硫醚、氟化的聚合物如聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯和氯/氟共聚物如乙烯一氯三氟乙烯共聚物、聚酰胺、酚醛树脂和环氧树脂、聚氨酯以及硅酮聚合物。最优选的聚合物材料是在附后的实施例中公开的丙烯酸聚合物胶乳。
特别优选的聚合物和共聚物是乙烯基丙烯酸类聚合物和乙烯乙酸乙烯酯共聚物。优选的乙烯基丙烯酸类聚合物是NationalStarch and Chemical Company以Xlink2833销售的交联聚合物。它称为乙烯基丙烯酸类聚合物，其Tg为-15℃、固含量45％、pH值4.5和粘度300厘泊。特别是，表示为乙酸乙烯基酯CAS No.108-05-4，其浓度范围为小于0.5％。表明为乙酸乙烯酯共聚物。由National Starch and Chemical Company销售的其他优选的乙酸乙烯酯共聚物包括Dur-O-Set  E-623和Dur-O-Set E-646。Dur-O-Set E-623为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，其Tg为0℃、固含量52％、pH值5.5和粘度200厘泊。Dur-O-Set E-646是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，其Tg-12℃、固含量52％、pH值5.5和粘度300厘泊。
替代的和适用的粘合材料是使用锆化合物。乙酸氧锆是优选使用的锆化合物。据认为氧化锆作为高温稳定剂，促进催化活性并提高催化剂的粘附性。当焙烧时，锆化合物如乙酸氧锆转化成ZrO2；据认为它是粘合材料。各种适用的锆化合物包括乙酸盐、氢氧化物、硝酸盐等，用于在催化剂中生成ZrO2。在用乙酸氧锆作为本发明催化剂的粘合剂的情况下，只有在散热器涂层被焙烧后才生成ZrO2。因为在仅仅120℃的“焙烧”温度下达到良好的粘附性，所以认为乙酸氧锆未分解成氧化锆，而是与污染物处理材料如Carulite颗粒和由用乙酸球磨生成的乙酸盐形成交联网络。因此，在本发明催化剂中，任何含锆的化合物的使用都不仅限于氧化锆。另外，锆化合物可与其他的粘合剂如上述的聚合物粘合剂一起使用。
一种替代的污染物处理催化剂组合物可含活性炭组合物。炭组合物含活性炭、粘合剂如聚合物粘合剂和任选的常规添加剂如消泡剂等。适用的活性炭组合物含75～85％(重量)活性炭，如“椰子壳”炭或木材炭，以及粘合剂如丙烯酸酯粘合剂和去泡剂。适用的浆液含有10～50％(重量)固体。活性炭可催化臭氧还原成氧，以及吸附其他的污染物。
本发明的污染物处理催化剂组合物可用任何适合的方法来制备。一种优选的方法在US4134860中公开，在这里作为参考并入本发明。根据这一方法，耐高温氧化物载体如活化氧化铝、氧化钛或活化氧化硅-氧化铝经喷射研磨，用催化活性的金属盐溶液优选贵金属盐溶液浸渍，然后在适合的温度下焙烧约0.5至约12小时，通常约300至约600℃、优选约350至约550℃、更优选约400至约500℃。钯盐优选为硝酸钯或钯胺，如乙酸钯四胺或氢氧化钯四胺。铂盐优选包括在胺中增溶的氢氧化铂。在具体的和优选的实施方案中，经焙烧的催化剂按上述还原。
在臭氧处理组合物中，锰盐如硝酸锰然后可在去离子水存在下与经干燥和焙烧的氧化铝负载的钯混合。加入的水量应为这样的数量，直到达到开始润湿点。涉及到在上述引用和并入的US4134860中评述的方法。开始润湿点是这样一点，在这一点下加入的液体量是粉末混合物仍是足够干燥，以致基本上吸收所有的液体的最低浓度。用这一方法，可将可溶于水中的锰盐如Mn(NO3)2加到经焙烧的负载的催化贵金属中。然后将混合物干燥并在适合的温度下焙烧，优选400～500℃下焙烧约0.5至约12小时。
另一方面，负载的催化剂粉末(即载在氧化铝上的钯)可与液体优选水混合，制成浆液，将锰盐如Mn(NO3)2溶液加到浆液中。优选的是，锰组分和载在耐高温载体如活性氧化铝、更优选活性氧化硅-氧化铝上的钯与适合数量的水混合，得到有15～40、优选20～35％(重量)固体的浆液。合并的混合物可涂覆到载体如散热器上；然后在空气中，在适合的条件如50～150℃下干燥1～12小时。负载涂层的基材然后可在炉中，在适合的条件下(通常为300～550℃、优选350～500℃、更优选350～450℃、最优选400～500℃)，在含氧的气氛、优选空气中，加热约0.5至约12小时，焙烧各组分，有助于涂层固定到基材的大气接触表面上。在组合物还含有贵金属组分的场合下，优选在焙烧后还原。
本发明的方法包括制成含有选自至少一种铂族金属组分、金组分、银组分、锰组分的催化活性材料和水的混合物。催化活性材料可载在适合的载体上，优选耐高温氧化物载体。混合物可研磨、焙烧和视需要而定还原。焙烧步骤可在加入聚合物粘合剂以前进行。在加入聚合物粘合剂以前还原催化活性材料也是优选的。浆液含有羧酸化合物或含羧酸的聚合物，其量使浆液的pH值为约3至7、通常3～6，以及按催化剂活性材料和乙酸的重量计，优选含0.5～15％(重量)冰醋酸。可加入适量水，以得到有所需粘度的浆液。百分固含量通常为20～50、优选30～40％(重量)。优选的媒介物是去离子水(D.I.)。当制成可能已焙烧的催化活性材料与水的混合物时，可加入乙酸。另一方面，乙酸可与聚合物粘合剂一起加入。使用二氧化锰作催化剂的处理臭氧的优选组合物可用约1500克二氧化锰与2250克去离子水和75克乙酸混合来制得。混合物在1加仑球磨机中混合，并球磨约8小时，一直到约90％的颗粒小于8微米为止。从球磨机中取出，加入150克聚合物粘合剂。然后在辊磨机中将混合物共混30分钟。生成的混合物准备好根据下述方法涂覆到适合的基材上，如汽车散热器上。
污染物处理组合物可用任何适合的方法涂覆到大气接触表面上，例如喷涂、粉末涂装、刷涂或将表面浸涂在催化剂浆液中。
大气接触表面优选经清洗，除去可能使污染物处理组合物对表面的粘附性变差的表面尘埃，特别是油。如果可能，优选加热基材，使基材表面处于足够高的温度下，使表面腐质和油类汽化或烧掉。
在其上有大气接触表面的基材由可耐高温材料制成(如铝散热器)的场合下，基材表面可用这样的方法处理，以便提高对催化剂组合物，优选臭氧、一氧化碳和/或烃类催化剂组合物的粘附性。一种方法是在空气中将铝基材如散热器加热到足够高的温度，加热足够长的时间，使得在表面上形成氧化铝的薄层。这样有助于通过除去可能对粘附性起有害作用的油类来清洁表面。另外，如果表面是铝，已发现足够厚的氧化铝层可通过以下方法制成：在空气中，在350～500、优选400～500、更优选425～475℃下加热散热器0.5～24、优选8～24、更优选12～20小时。在某些情况下，在铝散热器在450℃在空气中被加热16小时的场合下，在不使用打底层的条件下，就可达到足够高的粘附性。当在机动车内在作为原设备或作为更换设备组装以前将涂层涂覆到新表面如散热器或空调冷凝器表面上时，这种方法是特别适用的。
通过对基材涂覆打底层或预涂层可提高粘附性。适用的打底层或预涂层包括上述类型的耐高温氧化物载体，氧化铝是优选的。为提高大气接触表面和臭氧催化剂组合物顶涂层之间的粘附性的优选打底层在共同授与的US5422331中公开，在这里作为参考并入本发明。打底层为含细颗粒耐高温金属氧化物和选自氧化硅、氧化铝、氧化锆和氧化钛溶胶的一种溶胶的混合物。根据本发明的方法，当基材如散热器、散热器风扇或空调冷凝器位于车辆上时，现有车辆的表面可适当涂覆。催化剂组合物可直接涂覆到表面上。在希望增加粘附性的场合下，如上所述可用打底涂层。
在散热器与车辆分离是实用的场合下，载体材料如活性氧化铝、氧化硅-氧化铝、疏松氧化钛、钛溶胶、氧化硅氧化锆、锰氧化锆和所述的其他载体可制成浆液并涂在基材上，优选用硅溶胶以便提高粘附性。经预涂层的基材随后可用可溶性贵金属盐如铂和/或钯盐涂覆，任选用硝酸锰涂覆。经涂覆的基材然后在炉中，在空气中加热足够长的时间(在350～550℃下加热0.5～12小时)，使钯和锰组分焙烧，形成其氧化物。
本发明可包括载在大气接触表面上的吸附剂组合物。吸附剂组合物可用来吸附气体污染物如烃类和二氧化硫，以及颗粒物如颗粒烃类、烟灰、花粉、细菌和微生物。适用的负载的组合物可包括吸附剂如吸附烃类的沸石。适用的沸石组合物在1994年12月8日公布的WO94/27709，标题为“氮氧化物分解催化剂”中公开，在这里作为参考并入本发明。特别优选的沸石是β沸石和脱铝的Y型沸石。
炭、优选活性炭可制成炭吸附剂组合物，它们含有活性炭和粘合剂，如本专业中已知的聚合物。可将炭吸附剂组合物涂覆到大气接触表面上。活性炭可吸附烃类、挥发性有机组分、细菌、花粉等。另一吸附剂组合物可含有吸附SO3的组分。特别适用的SO3吸附剂是氧化钙。氧化钙被转化成硫酸钙。氧化钙吸附剂组合物还可含有钒或铂催化剂，它们可用来将二氧化硫转化成三氧化硫，然后被吸附在氧化钙中，生成硫酸钙。
可以将一个以上含上述催化剂组合物的污染物处理设备放在托架组件中。被间隔开的污染物处理设备增大了气体湍动从而延长了进入的气体在催化剂表面上的停留时间。这提高了污染物脱除操作的效率。
图3给出了具有多个(图中有3个)由外部法兰46与内部法兰52形成的室50的托架组件36。含有催化剂组合物和适宜载体的外壳34可被插入每一室50之中。外壳34均可被拆除、替换和/或洗涤以及如上所述被重新插入与图2的实施方案连接。
在本发明的另一实施方案中，污染物处理设备可以呈至少一种含污染处理组合物的筒、优选圆柱形。该筒可被承载在机动本发动机舱内借助支撑装置如互补成型的托架组件。
图4给出了具有圆柱形污染处理设备32，该设备出于图示说明的目的仅被设置在散热器与散热片后面。设备32具有前端60与后端62。通过散热器的环境空气流经设备32的前端60并到达后端62。在其流过设备的通道上环境空气与其中所含的催化剂如上所述相互接触，此处，环境空气中的污染物被转化为无害的副产物或被吸收。
污染处理组合物的基质可以选自整体结构物、泡沫网状物或人造纤维。优选的基质为整体结构物或由载体与催化剂或吸附剂构成的蜂窝状设计。
优选的基质为整体结构载体，它具有多个纤细、平行的气流通道由载体的进入面延伸入出口面以便使通道通向由前部进入、通过该整体结构并且从其后部离开气流。优选地，这些通道从其入口至其出口基本上是直的，并且被其中催化材料作为修补基面涂面被涂敷的壁包围从而流过通道的气流接触催化材料。整体结构载体的流动通道为可以是任何适宜的横截面形状如梯形、矩形、正方形、正弦形、六方形、椭圆形、圆形的大小的或由本领域公知的波纹形或平的金属元件形成的薄壁通道。这类结构可以含有约60-600或更多气体入口(“孔”)/吋2横截面图。
图4所示污染处理设备32通过使用托架组件64可被载于机动车的发动机舱中。托架组件包括主体66和一对被间隔开的可被固定在污染处理设备32的周长的至少一部周围的臂68。当设备需要被替换或拆除清洗时，被提升和与臂68脱离并被拆除。随后很容易通过将新设备或经过清洗的旧设备插入主体66与臂68之间而将其插入托架组件64中。
可以拆除含有基质与催化剂组合物的污染处理设备进行清洗与再生或者可以不将外壳从托架上拆除下来进行再生过程。图5与6给出了与图2所示相似配有内装清洗系统的污染处理设备。具体地，洗涤系统80包括洗液源82如水。通过可以在操作上与机动车的表板(未示出)连接的泵86的作用流过主要导管84。
主导管84连接在能够将洗液喷在外壳的催化表面上的喷嘴88上。单一喷嘴88可以如图5或6所示被使用，主导管84可被分枝成2个或多个二级导管90(图中给出2个二级导管)。每一个二级导管90配有自身的用于将洗液喷在污染处理设备上的喷嘴92。优选使用多个喷嘴92，其原因在于它们能够更好地用洗液覆盖污染处理设备。
优选地设计本发明方法与设备以便能够在环境条件下处理污染物，这不需要加热装置或随机出现的热量。然而；优选将污染处理装置放在热源附近以便提高环境空气流过设备的温度。如上所述，污染处理设备可被放在换热器或散热器上游或任何产生热量的发动机舱部件附近，只要污染处理设备处于环境空气的自然流动型式中即可。与散热器接触的空气随后被加热，被加热的空气与污染处理设备接触，其中所含的污染物被转化为无害的副产物。
还可以通过由诸如排气系统、发动机的来源循环废热来将热转移至环境空气中。图7给出了本发明的一个实施方案，其中来自源100的废热被转移至污染处理设备32。废热经导管102被送至喷嘴104，在此被以与环境空气的流向正交的方向喷射从而提高了环境空气温度。
在本发明的另一实施方案中，污染处理设备自身可被加热从而提高了通过其中的环境空气的温度。
图8中，污染处理设备32配有包括电能源112(例如电池)与位于机壳34的相对侧面上的电阻器元件114在内的电加热组件110。电阻器元件114与源112通过各自的导线连接。操作期间，电能进入电阻器元件114以便在被包含在外壳中的催化剂组合物附近产生热。当环境空气接触催化剂组合物时，由于催化剂组合物的温度升高而促进了催化反应的进行。
对于本发明来说，电热催化剂是一种在流动方向上有适当厚度(优选1/8吋至12吋、更优选0.5～3吋)的金属蜂窝状物。电加热催化和须装入一狭窄的空间，可以是约0.25-1.5吋厚。优选的基质为整体结构载体，它具有多个纤细、平行的气流通道由载体的进入面延伸入出口面以便使通道通向由前部进入、通过该整体结构并且从其后部离开。优选的是，通道从其进口到出口是基本上直线的，并由催化剂作为修补基面涂层涂覆的壁确定，以致流过通道的气体与催化剂材料接触。整体载体的气流通道是薄壁孔道，它们可有任何适合的横截面形状和大小，如梯形、长方形、正方形、正弦形、六角形、椭圆形、圆形，或者由波纹形的和扁平的金属组件制成，如在本专业中已知的。这样的结构物每平方吋截面可有约60至600或更多的气体进口孔(“泡孔”)。整体料由任何适合的材料制成，优选能用电流加热。适用的催化剂是如上所述的三元净化催化剂(TWC)，它可提高烃类和一氧化碳的氧化以及氮氧化物的还原。适用的TWC催化剂在US4714694、4738947、5010051、5057483和5139992中公开。
实施例1
将1993 Nissan Altima散热器芯(Nissan部件号21460-1E400)在空气中450℃下加热处理16小时，以便使表面清洁和氧化；然后用以下步骤，用高表面的氧化硅-氧化铝底涂层(干量为0.23克/吋3)涂覆一部分表面：将含氧化硅-氧化铝的水浆液倒入散热器孔道；用空气枪吹出过量的浆液；在室温下用风扇干燥；然后在450℃焙烧。通过将高表面积焙烧的SRS-II氧化铝(Davison)与乙酸(按氧化铝计为0.5％)和水(总固含量为约20％)一起球磨到90％粒度小于4微米的方法来制备氧化硅-氧化铝浆液。经球磨的材料然后与Nalco硅溶胶(#91SJ06S-28％固体)按25％/75％的比例共混。SRS-II氧化铝的特征是结构式为xSiO2·yAl2O3·zH2O，活化后有92-95％(重量)Al2O3和4～7％(重量)SiO2。焙烧后BET表面积最小为260米2/克。
通过用含有足够数量的乙酸钯四胺的水溶液浸渍高表面积SRS-II氧化铝(Davison)到开始润湿点来制备Pd/Mn/Al2O3催化剂浆液(通常10％(重量)Pd/Al2O3)。干燥生成的粉末，然后在450℃下焙烧1小时。随后在高剪切下将粉末与硝酸锰水溶液(其量相当于5.5％(重量)MnO2/Al2O3粉末)和足够量的稀释水混合，制得32-34％固体的浆液。用该浆液涂覆散热器、在空气中用风扇干燥，然后在450℃、空气中焙烧16小时。这种臭氧分解催化剂在高表面积SRS-II氧化铝上含有钯(干载量263克/呎3散热器体积)和二氧化锰(干载量142克/呎3)。部分涂覆的散热器与冷却剂罐组装在一起，也称为联管箱，如图8所示。
用以下步骤测定涂覆催化剂的臭氧分解性能：将含有一定浓度臭氧的空气物流以通常驱动速度的面速度吹过散热器孔道；然后测定散热器背面排出气的臭氧浓度。所用的空气处于约20℃，其露点为约35°F。冷却剂流体在约50℃下通过散热器循环。臭氧浓度为0.1～0.4ppm。在空气线速(面速度)等于12.5英里/小时下测量的臭氧转化率为43％；在25英里/小时下为33％；在37.5英里/小时下为30％，而在49英里/小时下为24％。
实施例2(对比例)
未用催化剂涂覆的实施例1中所用相同散热器的一部分进行类似的臭氧分解性能的评价(即对比实验)。观测到臭氧未转化。
实施例3
将1993 Nissan Altima散热器芯(Nissan部件号21460-1E400)在空气中，在400℃下加热处理16小时，然后一部分按以下步骤用Condea高表面积SBA-150氧化铝涂覆(干载量0.86克/吋3)：将含有氧化铝的水浆液倾倒并通过散热器孔道；用空气枪吹去过量的浆液；在室温下用风扇干燥；然后在400℃下焙烧。按实施例3描述的制备氧化铝预涂层浆液。然后用七种不同的CO转化催化剂按2吋×2吋正方形小区涂覆散热器(表II)。用以下步骤涂覆每一涂层：将含有特定催化剂配方的水浆液倾倒并通过散热器孔道；用空气枪吹去过量的浆液；在室温下用风扇干燥。
按实施例3描述的步骤来制备Carulite和2％Pt/Al2O3催化剂(分别为小区4和6)。首先在500℃下焙烧510克氧化锆/氧化硅料(95％ZrO2/5％ SiO2-Magnesium ElektronXZ0678/01)1小时制得3％Pt/ZrO2/SiO2催化剂(小区3)。然后通过将468克生成的粉末、42克冰醋酸和79.2克由用胺增溶的H2Pt(OH)6得到的铂盐溶液(18.2％Pt)加到480克去离子水中制得催化剂浆液。将生成的混合物在球磨机上研磨8小时，使90％的粒度小于3微米。
通过在常规的掺混机中将500克TiO2(Degussa P25)、500克去离子水、12克浓氢氧化铵和82克由用胺增溶的H2Pt(OH)6制得的铂盐溶液(18.2％Pt)混合制得3％Pt/TiO2催化剂(小区7)。掺混5分钟使90％的粒度小于5微米后，加入32.7克Nalco1056硅溶胶和足量去离子水，使固含量下降到约22％。将生成的混合物在球磨机上掺混，使所有组分混合。
通过将70克含有20％(重量)锰和80％(重量)氧化锆(按金属重量计)的锰/氧化锆料(Magnesium ElektronXZO719/01)、100克去离子水、3.5克乙酸和11.7克由H2Pt(OH)6用胺增溶得到的铂盐溶液(18.2％Pt)在球磨机中混合来制备3％Pt/Mn/ZrO2催化剂浆液(小区5)。将生成的混合物研磨16小时，使90％的粒度小于10微米。
通过用由胺增溶的H2Pt(OH)6和溶于去离子水(总体积155毫升)得到的54.9克铂盐溶液(18.2％Pt)浸渍490克用高表面积氧化铈稳定的氧化铝(Rhone Poulenc)制得2％Pt/CeO2催化剂(小区1)。将粉末在100℃下干燥6小时，然后在400℃下焙烧2小时。然后通过在球磨机中将491克粉末加到593克去离子水中，然后将混合物研磨2小时，使90％的粒度小于4微米来制得催化剂浆液。同样通过用209.5克(180毫升)乙酸钯四胺溶液进行开始润湿浸渍制备4.6％Pd/CeO2催化剂(小区2)。
所有7种催化剂涂覆后，将散热器在400℃下焙烧约16小时。将散热器芯装到塑料箱中后，用以下步骤测定各种催化剂的一氧化碳转化性能：将含有CO(约16ppm)的空气物流以5英里/小时线面速(空速315000小时-1)吹过散热器孔道；然后测量散热器背面排出气的CO浓度。散热器的温度约为95℃，空气流的露点约为35°F。结果汇总于表I。
按实施例1描述的，在25℃、0.25ppm臭氧、线面速10英里/小时、流量135.2升/分和空速640000小时-1下，测量臭氧的分解性能。所用空气的露点为35°F。结果汇总于表I。图4说明小区3、6和7的CO转化率与温度的关系。
还通过在线面速5英里/小时、流量68.2升/分和空速320000小时-1下使含丙烯(约10ppm)的空气流吹过散热器孔道，然后测量散热器背面流出气的丙烯浓度的方法来测试催化剂的丙烯转化能力。散热器的温度约为95℃，空气流的露点为约35°F。结果汇总于表I。
表I CO/烃类/臭氧转化率汇总
小区        催化剂 CO转化率(％)1 臭氧转化率(％)2   丙烯转化率(％)3
    1      2％Pt/CeO20.7克/吋3(24克/呎3Pt)     2     14     0
    2      4.6％Pd/CeO20.5克/吋3(40克/呎3Pd)     21     55     0
    3      3％Pt/ZrO2/SiO20.5克/吋3(26克/呎3Pt)     67     14     2
    4     Carulite2000.5克/吋33％SiO2/Al2O3粘合剂     5     56     0
    5      3％Pt/Mn/ZrO20.7克/吋3(36克/呎3Pt)     7     41     0
    6      2％Pt/Al2O30.5克/吋3(17克/呎3Pt)     72     8     17
    7      3％Pt/TiO20.7克/吋3(36克/呎3Pt)3％SiO2/Al2O3粘合剂     68     15     18
1试验条件：16ppm CO；95℃；5英里/小时面速度；68.2升/分；LHSV＝320000小时-1；空气露点＝35°F2试验条件：0.25ppm O3；25℃；10英里/小时面速度；135.2升/分；LHSV＝640000小时-1；空气露点＝35°F3试验条件：10ppm丙烯；95℃；5英里/小时面速度；68.2升/分；LHSV＝320000小时-1；空气露点＝35°F
实施例4
在空气中450℃下热处理60小时后，Lincoln Town Car散热器芯(部件#FIVY-8005-A)随后用各种不同的臭氧分解催化剂组合物(即不同的催化剂、催化剂量、粘合剂配方和热处理)涂覆6吋×6吋正方形小区。几个散热器小区用高表面积氧化铝或氧化硅-氧化铝预涂覆，并在涂覆催化剂以前在450℃下焙烧。实际的涂层类似实施例1用以下步骤来完成：将含有具体催化剂配方的水浆液倒入并通过散热器孔道；用空气枪吹去过量的浆液；然后在室温下用风扇干燥。然后将散热器芯在120℃干燥，或者在120℃干燥，然后在400～450℃焙烧。然后再将散热器芯装在其塑料箱上，并在散热器表面温度为约40～50℃、面速度10英里/小时下测定各种催化剂的臭氧分解性能，如实施例1中所述的。
表II汇总了涂覆到散热器上的各种催化剂。催化剂浆液制备的详情在下面给出。
将溶解于520克水中的由在胺中增溶的H2Pt(OH)6得到的114克铂盐溶液(17.9％Pt)浸渍到1000克Condea SBA-150高表面积(为约150米2/克)氧化铝粉末上来制备Pt/Al2O3催化剂(通常为2％(重量)Pt/Al2O3)。随后加49.5克乙酸。然后将粉末在110℃下干燥1小时，在550℃下焙烧2小时。然后通过在球磨机中将875克粉末加到1069克水和44.6克乙酸中，并将混合物研磨到90％的粒度小于10微米来制得催化剂浆液(小区1和4)。
炭催化剂浆液是由Grant工业公司(Elmwood Park，NJ)购买的一种配方(29％固体)。炭由椰子壳制得。含有丙烯酸酯粘合剂和消泡剂(小区8和12)。
Carulite200催化剂(CuO/MnO2)通过首先将1000克Carulite200(由Carus化学公司购买，Chicago，IL)与1500克水球磨到90％的粒度小于6微米。Carulite200含有60～75％(重量)MnO2、11～14％CuO和15～16％Al2O3。生成的浆液然后稀释到约28％固体，然后或与3％(按固体计)Nalco#1056硅溶胶或2％(按固体计)National Starch#x4260丙烯酸共聚物混合。(小区5、9和10)。
按实施例1描述的来制备Pd/Mn/Al2O3催化剂浆液(通常为10％(重量)Pd/Al2O3)(小区2、3和6)。
同样通过首先用含乙酸钯四胺的水溶液将高表面积SRS-II氧化铝(Davison)浸渍到开始润湿点来制备I.W.(开始润湿)Pd/Mn/Al2O3催化剂(通常为8％Pd+5.5％MnO2/Al2O3)。将粉末干燥并在450℃下焙烧2小时后，粉末再次用含有硝酸锰的水溶液渍浸到开始润湿点。此外，干燥和在450℃下焙烧2小时后，将粉末在球磨机中与乙酸(催化剂粉末的3％(重量))和足够的水混合，得到35％固体的浆液。然后将混合物研磨，一直到90％的粒度小于8微米为止。(小区7和11)。
按实施例1描述的制备SiO2/Al2O3预涂层浆液(小区3和11)。
通过将高表面积Condea SBA-150氧化铝与乙酸(按Al2O3计为5％(重量))和水(总固含量为约44％)一起球磨到90％的粒度小于10微米来制备Al2O3预涂层浆液。(小区9和12)。
结果汇总于表II。在实施例1所述的条件下，对小区4也测量了汽车行驶5000英里后一氧化碳的转化率。在散热器温度为50℃和线速为10英里/小时下未观测到转化。
表II催化剂汇总
  小区     催化剂 臭氧转化率(％)
    1     Pt/Al2O30.67克/吋3(23克/呎3Pt)无预涂层未熔烧(仅120℃)     12
    2     Pt/Mn/Al2O30.97克/吋3(171克/呎3Pd)无预涂层450℃焙烧     25
    3     Pd/Mn/Al2O31.19克/吋3(209克/呎3Pd)SiO2/Al2O3预涂层(0.16克/吋3)450℃焙烧     24
    4     Pt/Al2O30.79克/吋3(27克/呎3Pt)     8
    无预涂层450℃焙烧
    5        Carulite2000.49g克/吋33％SiO2/Al2O3粘合剂无预涂层400℃焙烧     50
    6          Pd/Mn/Al2O30.39克/吋3(70克/呎3Pd)无预涂层450℃焙烧     28
    7         I.W.Pd/Mn/Al2O30.69克/吋3(95克/呎3Pd)无预涂层未焙烧(仅120℃)     50
    8               碳0.80克/吋3无预涂层未焙烧(仅120℃)     22
    9           Carulite2000.65克/吋33％SiO2/Al2O3粘合剂Al2O3预涂层(0.25克/吋3)450℃焙烧     38
    10           Carulite2000.70克/吋32％胶乳粘合剂无预涂层未焙烧(仅120℃)     42
    11          I.W.Pd/Mn/Al2O30.59克/吋3(82克/呎3Pd)SiO2/Al2O3预涂层(0.59克/吋3)两涂层未焙烧(仅120℃)     46
    12              炭1.07克/吋3Al2O3预涂层(0.52克/吋3)450℃焙烧顶涂层未焙烧(仅120℃)     17
实施例5
将约28克铂胺氢氧化物(Pt(A)盐)稀释在水中得到的80克溶液浸渍由LaRoche工业公司得到的100克Versal GL氧化铝。加入5克乙酸，使Pt固定到氧化铝表面上。混合半小时后，通过加水，将浸Pt的催化剂制成约40％固体的浆液。将浆液球磨2小时。测量的粒度90％小于10微米。将催化剂涂覆到直径1.5吋、长1.0吋400cpsi陶瓷基材上，得到干燥后修补基面涂层载量为约0.65克/吋3。催化剂然后在100℃下干燥，550℃下焙烧2小时。按实施例21描述的，在60～100℃下，在干燥空气中测试催化剂的C3H6氧化性能。
上述一部分经焙烧的Pt/Al2O3样品还在7％H2/N2中，在400℃下还原1小时。通过在H2/N2气体流速为500毫升/分下，将催化剂的温度从25℃升至400℃来进行还原。升温速度为约5℃/分。将催化剂冷却至室温，然后按实施例21描述的，测试催化剂的C3H6氧化性能。
实施例6
将6.8克钨酸铵溶于30毫升水中，并将pH值调节到10，将溶液浸渍到50克Versal GL氧化铝(LaRoche工业公司)。将该材料在100℃下干燥，并在550℃下焙烧2小时。将约10％(金属重量)W/Al2O3冷却到室温，并用13.7克铂胺氢氧化物(18.3Pt)浸渍。加入2.5克乙酸并充分混合。然后通过加水将催化剂制成含35％固体的浆液。然后将浆液涂覆到400cpsi1.5吋×1.0吋直径的陶瓷基材上，干燥后催化剂的修补基面涂层载量为0.79克/吋3。然后干燥涂覆的催化剂，并在550℃下焙烧2小时。经焙烧的催化剂在C3H6和干燥空气中，在60～100℃下测试。
实施例7
将6.8克高铼酸(36％Re溶液)进一步稀释在水中，制得10％高铼酸溶液。将该溶液浸渍到25克Versal GL氧化铝上。将浸渍的氧化铝干燥，并在550℃下将粉末焙烧2小时。然后进一步用6.85克铂胺氢氧化物溶液(溶液中金属Pt为18.3％)浸渍经浸渍的10％(重量)Re/Al2O3粉末。加入5克乙酸，混合半小时。通过加水得到28％固体的浆液。将浆液球磨2小时，然后涂覆到直径1.5吋×长1.0吋的400cpsi陶瓷基材上，干燥后催化剂修补基面涂层载量为0.51克/吋3。将涂有催化剂的基材在100℃下干燥，在550℃下焙烧2小时。焙烧形式的催化剂在60～100℃下，用含60ppm C3H6的干燥空气进行测试。
实施例8
实施例5、6和7的催化剂在微反应器中进行测试。催化剂样品大小为直径0.5吋和长度0.4吋。进料由60ppm C3H6和干燥空气组成，温度25～100℃。在60、70、80、90和100℃下，在稳态条件下测量C3H6含量。结果汇于表VII中。
表VII C3H6转化结果
催化剂 Pt/Al2O3焙烧(实施例18) Pt/Al2O3焙烧和还原(实施例18) Pt/10％W/Al2O3焙烧(实施例19) Pt/10％Re/Al2O3焙烧(实施例20)
C3H6转化率，％@
  60℃     0     10     9     11
  70℃     7     22     17     27
  80℃     20     50     39     45
  90℃     38     70     65     64
  100℃     60     83     82     83
从上表可清楚看出，W或Re的氧化物的加入使焙烧形式的Pt/Al2O3的活性增加。当催化剂在400℃下还原1小时后，焙烧的Pt/Al2O3的C3H6转化率显著提高。加入W或Re的氧化物的焙烧催化剂也观测到活性增加。
实施例9
这是用MnSO4制备高表面积锰钾矿的例子。
KMnO4∶MnSO4∶乙酸的摩尔比为1∶1.43∶5.72。在混合以前Mn在溶液中摩尔浓度为：
0.44M    KMnO4
0.50M    MnSO4
FW KMnO4＝158.04克/摩尔
FW MnSO4·H2O＝169.01克/摩尔
FW C2H4O＝60.0克/摩尔
进行以下步骤：1.制成3.50摩尔(553克)KMnO4于8.05升去离子水中的溶液，并加热到68℃。2.用1260克冰醋酸并用去离子水稀释到10.5升制得10.5升2N乙醋。该溶液的密度为1.01克/毫升。3.称量5.00摩尔(846克)硫酸锰水合物(MnSO4·H2O)，并溶于上述10115克2N乙酸溶液中，并加热到40℃。4.在不断搅拌下，在15分钟内将溶液3加到溶液1中。加完后，按以下加热速率加热浆液
下午1：06    69.4℃
下午1：07    71.2℃
下午1：11    74.5℃
下午1：15    77.3℃
下午1：18    80.2℃
下午1：23    83.9℃
下午1：25    86.7℃
下午1：28    88.9℃5.在下午1：28，从容器中取出大约100毫升浆液，并迅速在布氏漏斗上过滤，用2升去离子水洗涤，然后在炉中100℃下干燥。测定样品的BET Multi-Point表面积为259米2/克。
实施例10
这是用Mn(CH3COO)2制备高表面积锰钾矿的一个例子。KMnO4∶Mn(CH3COO)2∶乙酸的摩尔比为1∶1.43∶5.72FW KMnO4＝158.04克/摩尔Aldrich Lot#08824MGFW Mn(CH3COO)2·H2O＝245.09克/摩尔Aldrich Lot#08722HGFW C2H4O2＝60.0克/摩尔1.制成2.0摩尔(316克)KMnO4于4.6升去离子水中的溶液，并在加热板上加热到60℃。2.720克冰醋酸用去离子水稀释到6.0升制成6.0升2N乙酸。该溶液的密度为1.01克/毫升。3.称取2.86摩尔(700克)乙酸锰(II)四水合物[Mn(CH3COO)24H2O]，并溶于上述5780克2N乙酸溶液中(在反应器中)。并在反应器中加热到60℃。4.在62～63℃下，在不断搅拌下，将溶液1加到溶液3中。加完后，按如下逐渐加热浆液：
下午3：58    82.0℃
下午4：02    86.5℃
下午4：06    87.0℃
下午4：08    87.1℃
停止加热后，将10升去离子水泵入容器中使浆液急冷。在下午4：13，浆液冷却到58℃。
浆液在布氏漏斗上过滤。将生成的滤饼再次浆化在12升去离子水中，用机械搅拌器在5加仑桶中搅拌过夜。早上再次过滤经洗涤的产物，然后在炉中在100℃下干燥。测定样品的BET Multi-Point表面积为296米2/克。生成的锰钾矿用图20的XRD谱图表征。预计其IR谱图类似于图19所示的。
实施例11
以下是这一实施例用于测定臭氧百分分解率的臭氧试验方法的说明。试验设备包括臭氧发生器、气体流速控制设备、水鼓泡计、冷镜面露点湿度计和臭氧检测器，用它来测量催化剂样分解的臭氧百分数。臭氧是利用臭氧发生器在由空气和水蒸汽组成的气流中就地产生的。用臭氧检测器测量臭氧的浓度，而用露点湿度计测定水含量。在25℃下在露点为15～17℃的约1.5升/分气流中臭氧的进口浓度为4.5～7ppm的样品被测试。-25/+45目颗粒装在内径1/4吋Pyrex玻璃管中的玻璃纤维塞之间进行测试。测试的样品装在玻璃管中1厘米部分。
测试的样品通常需2～16小时来达到转化稳态。当试验开始时，样品通常的转化率接近100％，然后缓慢下降到“变平”的转化率，并在较长期间(48小时)保持稳定。达到稳态后，用以下方程式计算转化率：臭氧转化率％＝[(1-(通过催化剂后的臭氧浓度)/(通过催化剂前的臭氧浓度)]×100。
在实施例9的样品上进行臭氧分解试验的转化率为58％。
在实施例10的样品上进行臭氧分解试验的转化率为85％。
实施例12
该实施例试图说明实施例10的方法制得“清洁”的高表面积钾锰矿，其臭氧分解性能不能通过焙烧和洗涤进一步提高。实施例23所示的20克样品在空气中，在200℃下焙烧1小时，冷却至室温，然后在100℃下在200毫升去离子水中通过将浆液搅拌30分钟进行洗涤。过滤生成的产物，在100℃下在炉中干燥。测定样品的BET多点表面积为265米2/克。样品的臭氧分解试验转化率为85％。与实施例10样品的试验相比说明，实施例10的样品的洗涤和焙烧对臭氧转化没有什么好处。
实施例13
由商业供应商处得到高表面积钾锰矿样品，并经焙烧和/或洗涤改性。按实施例11的方法测试购得的粉末和改性的粉末的臭氧分解性能，并用X射线粉末衍射、红外光谱和氮吸附法BET表面积测量表征。
实施例13a
将商业供应的高表面积钾锰矿样(Chemetals，Inc.，Baltimore，MD)在去离子水中，在60℃下洗涤30分钟，过滤，清洗并在100℃下炉中干燥。购得样的臭氧转化率为64％，相比之下，洗涤样的臭氧转化率为79％。洗涤不会改变样品的表面积或晶体结构(223米2/克锰钾矿)，正如分别用氮吸附法和X射线粉末衍射法测定的。但是，红外光谱结果表明，在经洗涤的样品的谱图中1220和1320波数的峰消失。说明硫酸根阴离子被除去。
实施例13b
将商业供应的高表面积钾锰矿样(Chemetals，Inc.，Baltimore，MD)在300℃下焙烧4小时，和在400℃下焙烧8小时。购买样品的臭氧转化率为44％，相比之下，在300℃下焙烧的样品的臭氧转化率为71％，而在400℃焙烧的样品的臭氧转化率为75％。焙烧不会明显改变300℃或400℃样的表面积或晶体结构(334米2/克钾锰矿)。在400℃样品中检测出微量MnO2。焙烧使样品发生脱羟化。红外光谱结果表明，属于表面羟基的2700～3700波数的谱带强度下降。
实施例14
已发现将Pd黑(含金属钯和氧化物)加到高表面积钾锰矿中可显著提高臭氧分解性能。制备含有与粉末(1)商业购得的钾锰矿(实施例26b中描述的300℃焙烧的样品)和(2)在实施例23中合成的、在200℃下焙烧1小时的高表面积钾锰矿物理混合的Pd黑粉末的样品。通过在干燥状态下将Pd黑和钾锰矿按重量比1∶4混合来制备样品。将干燥混合物振荡，一直到颜色均匀为止。在烧杯中，将一定数量的去离子水加到混合物中，制成20～30％固含量的悬浮液。用搅拌棒机械破碎悬浮液中的团聚物。将悬浮液在Bransonic5210型超声波清洗器中超声处理10分钟，然后在炉中，120～140℃下干燥约8小时。
在300℃下焙烧的商业购得的钾锰矿的臭氧转化率为71％，如在粉末反应器上测量的(实施例26b)。与20％(重量)Pd黑混合的该产物样的臭氧转化率为88％。
在200℃下焙烧的在实施例23中制备的钾锰矿样的臭氧转化率为85％。加入20％(重量)Pd黑后臭氧转化率提高到97％。

Claims (27)

1.机动车中发动机舱内用于处理环境空气中污染物的污染处理设备，其中包括至少一个具有含污染处理组合物的结构的污染处理部件，该结构位于至少一种发动机舱内环境空气的正常流动型式中并且不对机动车的正常操作产生影响，同时被单独地用于脱除环境空气中的污染物和将经过处理的空气返回大气。
2.按照权利要求1的污染处理设备，其中发动机舱含有一个具有环境空气通道开口的散热器，该结构在环境空气通过散热器之前或之后位于环境空气流动连接的位置。
3.按照权利要求1的污染处理设备，其中发动机舱含有包括环境空气通道开口的空调冷凝器，该结构位于在环境空气通过空调冷凝器之前或之后与环境空气流动连接的位置。
4.按照权利要求1的污染处理设备，其中发动机舱含有包括环境空气通道开口的充气冷却器，该结构位于在环境空气通过充气冷却器之前或之后与环境空气流动连接的位置。
5.按照权利要求1的污染处理设备，其中发动机舱包括散热器风扇，该结构位于在环境空气通过散热器风扇之前或之后与环境空气流动连接的位置。
6.按照权利要求2的污染处理设备，其中所述结构位于散热器后部和在环境空气通过散热器之后与环境空气流动连接的位置。
7.按照权利要求3的污染处理设备，其中所述结构位于空调冷凝器后部和在环境空气通过空调冷凝器之后与环境空气流动连接的位置。
8.按照权利要求4的污染处理设备，其中该结构处在充气冷却器后部和在环境空气通过充气冷却器之后与环境空气流动连接。
9.按照权利要求5的污染处理设备，其中该结构处在散热器风扇的后部并且在环境空气通过散热器风扇之后与环境空气流动连接。
10.按照权利要求1的污染处理设备，其中发动机舱包括空调冷凝器和散热器，该结构处在空调冷凝器和散热器之间。
11.按照权利要求1的污染处理设备，其中污染处理部件还包括该结构的支撑装置和能够使污染处理部件易于拆除和替换或再利用的装置。
12.按照权利要求10的污染处理设备，其中支撑装置包括一个具有基座与相对壁面的托架组件，从而限定了至少一个用于容纳污染处理部件的存贮区和能使污染处理部件被拆离或插入托架组件的开口。
13.按照权利要求12的污染处理设备，其中存储区呈矩形固体状。
14.按照权利要求1的污染处理设备，其中支撑装置包括一个具有底座、相对壁面和至少一个沿相对壁面的法兰的托架组件，从而限定了多个用于容纳污染处理部件的存贮区和能够从托架组件上拆除所述污染处理部件或将其插入托架组件的开口。
15.按照权利要求11的污染处理设备，其中污染处理设备呈圆柱形，所述支撑装置包括一个托架组件，该组件包括至少一个以可拆卸方式接合污染处理设备的周长的至少一部分的臂。
16.按照权利要求11的污染处理设备，其中还包括用于洗涤保持在支撑装置上的污染处理部件的洗涤装置。
17.按照权利要求16的污染处理设备，其中洗涤装置包括洗液源、至少一个与洗液源呈液体流动连接的导管、用于使洗液流从源通过至少一个导管的泵装置和与至少一个导管连接用于将洗液流导向污染处理设置的喷嘴装置，以便清洗污染处理设备。
18.按照权利要求1的污染处理设备，其中还包括用于在环境空气与污染处理设备接触之前或其间加热环境空气的加热装置。
19.按照权利要求18的污染处理设备，其中加热装置包括一个其一端与热源连接而另一端将热导向进入污染处理设备的环境空气的导管。
20.按照权利要求18的污染处理设备，其中加热装置包括电能源、操作上与电能源和污染处理组合物连接的电阻器件，所述电阻器件将电能源的电能转化为热能，以便提高与环境处理组合物接触的环境空气的温度。
21.按照权利要求1的污染处理设备，其中污染处理设备还包括污染处理组合物基材，该基材呈整体结构状、泡沫状、网状或人造纤维状。
22.按照权利要求1的污染处理设备，其中污染处理组合物选自催化材料、吸附材料及其组合形式。
23.按照权利要求22的污染处理设备，其中催化材料选自贵金属、基质金属，含有它们的化合物及其组合形式。
24.按照权利要求23的污染处理设备，其中基质金属选自锰、钒、钼、镍、钴、铜及其氧化物。
25.按照权利要求22的污染处理设备，其中吸附材料选自碱土金属氧化物、活性炭、沸石及其组合形式。
26.按照权利要求1的污染处理设备，其中还包括用于提供沿所述污染处理部件方向的环境空气流的气体流动装置。
27.按照权利要求26的污染处理设备，其中气体流动装置为风扇。
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