大氣污染治理中的催化方法應用分析

江西省生態環境科學研究與規劃院 徐群

催化技術是處理大氣污染問題的常用技術工藝，不僅能夠切實保障治理工作的效率，而且可以避免造成嚴重的二次污染問題，因此，保障整個治理過程的清潔性，符合當前環保事業的發展要求。大氣污染問題具有一定的復雜性，會由于多種因素而誘發污染事件，這也是當前治理工作中面臨的主要困境。同時，污染物的類型和數量逐步擴增，給治理技術及工藝應用造成困難，應該逐步優化催化技術的應用流程及治理措施，以確保大氣環境得到逐步改善，避免對社會正常運轉形成嚴重限制。應該結合大氣污染的類型及特點，逐步優化催化技術的應用方案，提高治理工作實效性。

一、大氣污染概述

工業發展是造成大氣污染的主要原因之一，尤其是在工業生產中會用到大量的燃料，在燃燒后會產生較多的污染物，包括了二氧化硫和氮氧化合物等，其具有復雜性的特點，因此會給治理工作造成困難。對于工業生產結構的升級改造，是當前控制大氣污染的主要途徑，積極推進清潔生產，從源頭上對大氣污染問題加以控制。此外，汽車尾氣也會引發不同程度的大氣污染問題。特別是我國機動車數量逐漸增多，為了滿足生產生活需求，必須高頻次使用機動車，在尾氣當中含有大量的碳氫化合物和一氧化碳等，直接排放到空氣中會引發污染事件。大氣污染已經嚴重影響到人們的正常生活，會散發十分刺鼻的味道，威脅人們的呼吸系統，在長期吸附污染物的情況下，會引發免疫系統和消化系統疾病[1]。酸雨、光化學污染和溫室效應等問題也在逐步加劇，會對整個社會經濟的發展形成阻礙，不利于我國可持續發展目標的落實，給社會造成巨大壓力。

二、大氣污染治理中的催化方法類型

（一）選擇性催化還原法

在應用選擇性催化還原法時，需要根據大氣污染的實際情況選擇合適的催化劑類型，二氧化氮和一氧化氮等物質在還原劑的作用下，能夠轉化為對大氣沒有危害的氮氣和水等[2]。為了避免在治理工作當中造成二次污染的問題，還應該借助于脫硝工藝改善治理效果，滿足催化還原的實際要求。在實踐工作中需要重點對催化劑的類型加以把控，保障污染物處理的高效性，因此應該不斷改善催化劑的熱穩定性和耐磨性，在反應過程中始終保持良好的性能特點。

（二）催化凈化法

催化凈化法也是實踐中一種常用的催化技術類型，尤其是對于汽車尾氣的處理效果更好，能夠有效地改善城市的大氣環境。在應用催化凈化法時，應該明確汽車尾氣中污染物的類型和含量等，對處理過程中的溫度條件加以合理掌控，確保催化轉型反應機制的運行高效性，確保排放的尾氣達到國家相關標準，改善人們的出行環境[3]。為了能夠獲得大氣污染中一氧化氮和一氧化炭的含量狀況，在治理工作中通常需要借助于五氣分析儀實施科學化檢測。一氧化炭是引起大氣污染事件的主要元兇，在傳統治理模式下往往依靠熱反應器實施處理，但是難以獲得良好的處理效果。而在此過程中有效融合催化凈化技術，能夠解決熱反應器的弊端問題，從而得到良好的治理效果。

（三）炭吸附氧化法

炭吸附氧化法在治理大氣污染工作中的應用，可以提高工作便捷性，降低治理工作的成本，因此具有良好的經濟性優勢，也是目前實踐工作中最常用的處理技術之一。硫化物是造成大氣污染的主要物質，而通過新型固體吸附劑的應用則能夠起到良好的吸附作用，從而實現有效分離，這是炭吸附氧化作用的基本原理[4]。炭吸附氧化技術解決了傳統工藝中的高能耗問題，其吸附作用十分顯著。為了有效控制大氣污染治理的成本，在應用該技術時應該做好相關參數的控制，使其溫度和壓力等處于最佳值。選擇合理的炭吸附劑，能夠改善整體氧化效果，通過兩個移動床的相互配合共同完成污染物的處理。吸附和氧化二氧化硫時主要依靠第一個移動床，在常溫下通過硫化反應生成硫酸。而通過對大氣中的二氧化氮實施氧化處理，則可以轉化為一氧化氮并實施高溫處理。在第二個移動床當中應用氨氣，實現對一氧化氮的快速還原。為了有效解決逆反應問題對處理效果造成的負面影響，需要科學處理催化劑，并且要合理控制反應床中硫蒸氣的停留時間。炭吸附氧化技術如圖1所示。

圖1 炭吸附氧化技術

（四）納米光催化法

納米光催化法具有較強的先進性，是近年來出現的一種大氣污染治理技術，能夠適用于多種情況下的污染治理，而且能夠提高治理工作的安全性。在半導體的作用下會使光催化劑發生改變，電荷、空穴和電子的能量增大，特別是在空穴作用下，會快速分解表面水分。電子會對自由基產生影響，增強離子氧的活性，污染物質在離子氧的作用下被吸附和還原，通過納米光催化法實施處理后，產生的物質不會對環境造成影響。在實踐工作當中往往是借助于TiO2進行處理，不僅能夠提高整體活性，而且降低了成本投入，在納米材料的作用下改善吸附和遷移效果。有機污染物是大氣中的主要污染物類型，在使用納米光催化技術實施處理時，能夠使其中的烴類、醛類和有機鹵代物含量得到控制。在汽車尾氣和燃料燃燒產物中會存在較多的氮氧化物，也可以通過納米光催化法進行治理，在氧自由基的作用下實現一氧化氮的快速氧化，同時在工作中需要借助于紫外光。H2S也是大氣中的主要污染物，在對其進行處理時可以充分發揮TiO2的作用，尤其是當濃度在33-855（×）10-6時，能夠將去除率提升到99%以上[5]。隨著生產技術和工藝的進步，負載型納米TiO2光催化劑也在實踐中得到廣泛應用，包括了玻璃載體、陶瓷建材載體和纖維織物載體等。TiO2光催化劑與陶瓷材料、玻璃材料和纖維織物材料的有效融合，能夠改善吸附容積和耐高溫性能。

三、大氣污染治理中的催化技術應用措施

（一）大氣環境凈化

大氣環境質量逐漸變差，對人們的正常生活產生負面影響，特別是酸雨和溫室效應等問題增多，使得全球氣候發生改變，不利于人類的長遠發展。在大氣環境凈化中應用催化技術，可以有效促進污染物的氧化，實現對有害物質的高效處理，包括了氮氧化物、硫化物和一氧化炭等，經過催化處理后的產物不會對自然環境造成威脅，因此能夠使治理區域的大氣質量得到優化。在實踐中，納米技術和納米材料的應用越來越多，是提升催化技術應用水平的關鍵。

（二）石油脫硫

石油及相關產品的應用，會產生較多的二氧化硫，這也是造成大氣污染的主要原因，因此還應該借助于催化技術開展石油脫硫工作，以便控制空氣中二氧化硫的濃度，防止造成嚴重的酸雨天氣[6]。在實際脫硫工作中，主要是發揮納米鈦酸鈷的作用對硫化物實施控制，在催化作用下對硫元素加以去除，避免在燃燒后產生大量的二氧化硫。特別是在我國能源結構轉型的趨勢下，更應該積極探索催化技術在石油脫硫中的應用措施，優化技術工藝，從而提高脫硫效率及質量。

（三）汽車尾氣治理

我國汽車數量逐漸增多，給人們帶來便捷的同時，也會由于尾氣排放超標而引發大氣污染問題，因此，在工作中也應該提高重視，增強整體治理成效。在汽車尾氣處理器的設計和生產中，可以應用納米鐵和鎳等材料，有害物質在納米材料的作用下被催化和分解，避免直接排放造成的大氣污染問題。

四、結語

催化技術在治理大氣污染中具有較大的優勢，不僅能夠有效提高治理效率，而且能夠提升污染物的去除率，為工作人員帶來了便利，而且環保性能較好。在實踐工作當中，通常會采用選擇性催化還原法、催化凈化法、炭吸附氧化法、納米光催化法等開展治理工作，不同工藝方法的特點和效果有所差異，應該根據實際情況選擇合理的治理措施。要掌握催化技術在大氣環境凈化、石油脫硫和汽車尾氣治理等工作中的應用要點，從而使其技術優勢得到發揮，解決社會發展的困境。