江西省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究與規(guī)劃院 徐群

催化技術(shù)是處理大氣污染問題的常用技術(shù)工藝，不僅能夠切實(shí)保障治理工作的效率，而且可以避免造成嚴(yán)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(dāng)前環(huán)保事業(yè)的發(fā)展要求。大氣污染問題具有一定的復(fù)雜性，會由于多種因素而誘發(fā)污染事件，這也是當(dāng)前治理工作中面臨的主要困境。同時，污染物的類型和數(shù)量逐步擴(kuò)增，給治理技術(shù)及工藝應(yīng)用造成困難，應(yīng)該逐步優(yōu)化催化技術(shù)的應(yīng)用流程及治理措施，以確保大氣環(huán)境得到逐步改善，避免對社會正常運(yùn)轉(zhuǎn)形成嚴(yán)重限制。應(yīng)該結(jié)合大氣污染的類型及特點(diǎn)，逐步優(yōu)化催化技術(shù)的應(yīng)用方案，提高治理工作實(shí)效性。

一、大氣污染概述

工業(yè)發(fā)展是造成大氣污染的主要原因之一，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)中會用到大量的燃料，在燃燒后會產(chǎn)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(fù)雜性的特點(diǎn)，因此會給治理工作造成困難。對于工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的升級改造，是當(dāng)前控制大氣污染的主要途徑，積極推進(jìn)清潔生產(chǎn)，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(fā)不同程度的大氣污染問題。特別是我國機(jī)動車數(shù)量逐漸增多，為了滿足生產(chǎn)生活需求，必須高頻次使用機(jī)動車，在尾氣當(dāng)中含有大量的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉?，直接排放到空氣中會引發(fā)污染事件。大氣污染已經(jīng)嚴(yán)重影響到人們的正常生活，會散發(fā)十分刺鼻的味道，威脅人們的呼吸系統(tǒng)，在長期吸附污染物的情況下，會引發(fā)免疫系統(tǒng)和消化系統(tǒng)疾病[1]。酸雨、光化學(xué)污染和溫室效應(yīng)等問題也在逐步加劇，會對整個社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展形成阻礙，不利于我國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的落實(shí)，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(yīng)用選擇性催化還原法時，需要根據(jù)大氣污染的實(shí)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(zhì)在還原劑的作用下，能夠轉(zhuǎn)化為對大氣沒有危害的氮?dú)夂退萚2]。為了避免在治理工作當(dāng)中造成二次污染的問題，還應(yīng)該借助于脫硝工藝改善治理效果，滿足催化還原的實(shí)際要求。在實(shí)踐工作中需要重點(diǎn)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(yīng)該不斷改善催化劑的熱穩(wěn)定性和耐磨性，在反應(yīng)過程中始終保持良好的性能特點(diǎn)。

（二）催化凈化法

催化凈化法也是實(shí)踐中一種常用的催化技術(shù)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(huán)境。在應(yīng)用催化凈化法時，應(yīng)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(zhuǎn)型反應(yīng)機(jī)制的運(yùn)行高效性，確保排放的尾氣達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，改善人們的出行環(huán)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(shí)施科學(xué)化檢測。一氧化炭是引起大氣污染事件的主要元兇，在傳統(tǒng)治理模式下往往依靠熱反應(yīng)器實(shí)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(shù)，能夠解決熱反應(yīng)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(yīng)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(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢，也是目前實(shí)踐工作中最常用的處理技術(shù)之一。硫化物是造成大氣污染的主要物質(zhì)，而通過新型固體吸附劑的應(yīng)用則能夠起到良好的吸附作用，從而實(shí)現(xiàn)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(shù)解決了傳統(tǒng)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(yīng)用該技術(shù)時應(yīng)該做好相關(guān)參數(shù)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(yīng)生成硫酸。而通過對大氣中的二氧化氮實(shí)施氧化處理，則可以轉(zhuǎn)化為一氧化氮并實(shí)施高溫處理。在第二個移動床當(dāng)中應(yīng)用氨氣，實(shí)現(xiàn)對一氧化氮的快速還原。為了有效解決逆反應(yīng)問題對處理效果造成的負(fù)面影響，需要科學(xué)處理催化劑，并且要合理控制反應(yīng)床中硫蒸氣的停留時間。炭吸附氧化技術(shù)如圖1所示。

圖1 炭吸附氧化技術(shù)

（四）納米光催化法

納米光催化法具有較強(qiáng)的先進(jìn)性，是近年來出現(xiàn)的一種大氣污染治理技術(shù)，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(dǎo)體的作用下會使光催化劑發(fā)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(chǎn)生影響，增強(qiáng)離子氧的活性，污染物質(zhì)在離子氧的作用下被吸附和還原，通過納米光催化法實(shí)施處理后，產(chǎn)生的物質(zhì)不會對環(huán)境造成影響。在實(shí)踐工作當(dāng)中往往是借助于TiO2進(jìn)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(jī)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(shù)實(shí)施處理時，能夠使其中的烴類、醛類和有機(jī)鹵代物含量得到控制。在汽車尾氣和燃料燃燒產(chǎn)物中會存在較多的氮氧化物，也可以通過納米光催化法進(jìn)行治理，在氧自由基的作用下實(shí)現(xiàn)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(jìn)行處理時可以充分發(fā)揮TiO2的作用，尤其是當(dāng)濃度在33-855（×）10-6時，能夠?qū)⑷コ侍嵘?9%以上[5]。隨著生產(chǎn)技術(shù)和工藝的進(jìn)步，負(fù)載型納米TiO2光催化劑也在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)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(shù)應(yīng)用措施

（一）大氣環(huán)境凈化

大氣環(huán)境質(zhì)量逐漸變差，對人們的正常生活產(chǎn)生負(fù)面影響，特別是酸雨和溫室效應(yīng)等問題增多，使得全球氣候發(fā)生改變，不利于人類的長遠(yuǎn)發(fā)展。在大氣環(huán)境凈化中應(yīng)用催化技術(shù)，可以有效促進(jìn)污染物的氧化，實(shí)現(xiàn)對有害物質(zhì)的高效處理，包括了氮氧化物、硫化物和一氧化炭等，經(jīng)過催化處理后的產(chǎn)物不會對自然環(huán)境造成威脅，因此能夠使治理區(qū)域的大氣質(zhì)量得到優(yōu)化。在實(shí)踐中，納米技術(shù)和納米材料的應(yīng)用越來越多，是提升催化技術(shù)應(yīng)用水平的關(guān)鍵。

（二）石油脫硫

石油及相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用，會產(chǎn)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(yīng)該借助于催化技術(shù)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(yán)重的酸雨天氣[6]。在實(shí)際脫硫工作中，主要是發(fā)揮納米鈦酸鈷的作用對硫化物實(shí)施控制，在催化作用下對硫元素加以去除，避免在燃燒后產(chǎn)生大量的二氧化硫。特別是在我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的趨勢下，更應(yīng)該積極探索催化技術(shù)在石油脫硫中的應(yīng)用措施，優(yōu)化技術(shù)工藝，從而提高脫硫效率及質(zhì)量。

（三）汽車尾氣治理

我國汽車數(shù)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(biāo)而引發(fā)大氣污染問題，因此，在工作中也應(yīng)該提高重視，增強(qiáng)整體治理成效。在汽車尾氣處理器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，可以應(yīng)用納米鐵和鎳等材料，有害物質(zhì)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(jié)語

催化技術(shù)在治理大氣污染中具有較大的優(yōu)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(huán)保性能較好。在實(shí)踐工作當(dāng)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(diǎn)和效果有所差異，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的治理措施。要掌握催化技術(shù)在大氣環(huán)境凈化、石油脫硫和汽車尾氣治理等工作中的應(yīng)用要點(diǎn)，從而使其技術(shù)優(yōu)勢得到發(fā)揮，解決社會發(fā)展的困境。