董楠楠，妥 翔

（1.張掖市生態(tài)環(huán)境局，甘肅 張掖 734000；2.張掖市生態(tài)環(huán)境局肅南分局，甘肅 張掖 734000）

0 引言

為實現(xiàn)大氣污染的良好治理，相關(guān)部門和工作人員首先需要明確大氣污染的主要來源及其主要危害，以此來提升對大氣污染治理的重視程度。根據(jù)不同的大氣污染物治理需求，合理選擇催化技術(shù)，并使其在具體的污染治理中得到良好應(yīng)用。根據(jù)大氣污染物治理工作未來的發(fā)展需求，對催化技術(shù)進行優(yōu)化升級。通過這樣的方式，才可以充分發(fā)揮出催化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，實現(xiàn)大氣污染的良好治理，從而進一步促進當(dāng)今社會工業(yè)、經(jīng)濟與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

1 大氣污染及其相關(guān)概述

1.1 大氣污染

所謂大氣污染，就是一些物質(zhì)進入到了大氣層中，并在其中達到了一定的濃度、含量和積累時間，從而對大氣環(huán)境的平衡產(chǎn)生了危害。目前，大氣污染已經(jīng)成為了很多國家和地區(qū)所面臨的一大環(huán)境治理難題，尤其是在工業(yè)化發(fā)展和汽車保有量不斷增加的情況下，大氣污染問題更是愈演愈烈，而大氣污染的治理技術(shù)也一直備受關(guān)注。

1.2 大氣污染物及其主要來源

就目前的大氣污染來看，其主要的污染物包括CO、CO2、非甲烷形式的VOCs、NOx、SOx、CH4、N2O 以及HC 等[1]。表1 是目前大氣污染物的主要來源情況：

表1 目前大氣污染物的主要來源情況

1.3 大氣污染的主要危害

大氣污染的主要危害包括以下方面：第一是傷害人體健康，當(dāng)帶有刺激性氣味的大氣污染進入到人的呼吸道之后，便會造成很大刺激，讓人感到不適，同時也會對人體健康造成嚴重危害，甚至?xí)黾尤说幕及╋L(fēng)險。第二是影響社會生產(chǎn)活動，大氣污染物中的酸性物質(zhì)會對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備造成腐蝕，從而縮短其使用壽命，影響生產(chǎn)作業(yè)的順利進行，并增加生產(chǎn)成本。第三是影響人們的生活，大氣污染物顆粒懸浮在空中會導(dǎo)致陽光折射受到影響，讓地面能見度降低，同時也會形成大霧和酸雨等情況，并引發(fā)全球變暖，從而對人類的正常生活產(chǎn)生很大程度的不利影響[2]。因此，環(huán)保部門和相關(guān)單位一定要充分意識到大氣污染治理的重要性，采取合理的技術(shù)措施來進行大氣污染治理。

2 大氣污染治理過程中催化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 選擇性催化還原技術(shù)應(yīng)用

在對大氣污染進行治理的過程中，選擇性催化還原技術(shù)是一種典型且有效的技術(shù)形式，該技術(shù)簡稱SCR，其主要應(yīng)用原理是借助于催化劑所產(chǎn)生的輔助作用，讓還原劑能夠選擇性地將大氣污染物中的NOx還原成氮氣和水，同時也可以通過脫硝法進行處理，以此來簡化處理操作，避免二次污染的產(chǎn)生。以下是大氣污染物中的NOx脫硝反應(yīng)式見式（1）～式（3）：

在通過脫硝法進行大氣污染物中的NOx還原處理時，其反應(yīng)溫度需要達到290～420 ℃。但是在通過選擇性催化還原技術(shù)進行大氣污染物脫硝的過程中，一些污染物并不能完全反應(yīng)，比如，其中的氨會以硫酸氨的形式存在，這種情況的主要原因包括注入到反應(yīng)室內(nèi)的氨流量不能均勻分布、溫度控制效果不佳以及催化劑老化等[3]?；诖?，在具體處理中，工作人員需要注意確保催化劑的有效性，并對其熱穩(wěn)定性加以重點控制，使其在500 ℃以內(nèi)具有良好的運轉(zhuǎn)能力，這樣便可讓催化劑具備良好的耐磨性能，避免催化劑表面磨損對催化效果的不利影響。

2.2 催化凈化技術(shù)應(yīng)用

就目前的大氣污染來看，汽車尾氣是一個重要的組成部分，同時也是城市大氣污染中的一個重要來源。而在對大氣污染中的汽車尾氣進行治理時，催化凈化技術(shù)是一種非常有效的技術(shù)形式。在通過此項技術(shù)進行機動車尾氣催化凈化處理的過程中，其主要的應(yīng)用原理是通過稀土催化劑或貴金屬三效催化劑來進行機動車尾氣凈化裝置的制作，將該裝置安裝到機動車內(nèi)，其中的催化劑便可和機動車尾氣中所含有的CO、NOx以及HC 反應(yīng)，使其被氧化還原為無害物質(zhì)，然后再排放到大氣環(huán)境中，從而達到良好的大氣污染治理效果。

根據(jù)不同的性能，我們可以將機動車尾氣催化凈化劑可分為氧化型催化凈化劑和三元型催化凈化劑。其中，氧化型催化凈化劑可以對機動車尾氣內(nèi)的CO以及HC進行催化凈化處理，其反應(yīng)式為式（4）、式（5）：

三元型催化凈化劑可實現(xiàn)CO、NOx以及HC 反應(yīng)速度的同時提升，并實現(xiàn)三種有害物質(zhì)的同時消除，從而讓機動車尾氣達到良好的催化凈化效果，并實現(xiàn)催化劑用量的顯著降低[4]。憑借著這些優(yōu)勢，三元型催化凈化劑在我國目前的大氣污染治理中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。以下是三元型催化凈化劑處理機動車尾氣的反應(yīng)式見式（6）、式（7）：

2.3 納米光催化技術(shù)應(yīng)用

在大氣污染治理中，納米光催化技術(shù)屬于一種先進且有效的催化技術(shù)。該技術(shù)的主要原理是單晶金紅石類型的TiO2電極在近紫外光照射條件下會讓水產(chǎn)生持續(xù)性的氧化還原反應(yīng)。當(dāng)照射的紫外光波長一定時，TiO2所吸收的能量將超過其自身能隙寬度的短波光輻射，從而讓價帶電子躍遷，在價帶和導(dǎo)帶上形成離活性形式的電子對，這些電子對可以和TiO2表層上附著的水和氧氣發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而形成具有強氧化性的超氧陰離子自由基以及羥基自由基，這樣便可讓大氣環(huán)境中的有機污染物被充分氧化，最終形成二氧化碳、水和無機酸等無毒無害產(chǎn)物[5]。在此過程中，TiO2主要用作催化劑，其自身不僅不會在反應(yīng)中消耗，同時也不會對環(huán)境造成污染。

在通過TiO2進行大氣污染治理的過程中，可將其和活性炭相結(jié)合，制作出一種復(fù)合型光催化空氣凈化網(wǎng)，以此來實現(xiàn)大氣環(huán)境中各種污染物的凈化。經(jīng)實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，此類空氣凈化網(wǎng)可將大氣環(huán)境中的很多污染物催化處理，且其催化處理效率也非常高。表2為TiO2與活性炭結(jié)合組成的復(fù)合型光催化空氣凈化網(wǎng)在幾種常見大氣污染物催化處理中的處理效率。

表2 TiO2 與活性炭結(jié)合組成的復(fù)合型光催化空氣凈化網(wǎng)的處理效率

由此可見，此類空氣凈化網(wǎng)在大氣污染治理中具有非常顯著的應(yīng)用效果。同時，此項技術(shù)也可以用來對機動車尾氣進行催化凈化，具體應(yīng)用中，可將TiO2催化材料添加到堿性半柔性水泥路面內(nèi)，使其和機動車尾氣中的CO、NOx以及HC 發(fā)生中和反應(yīng)，從而生成無機酸，之后再通過路面上的堿性水泥將催化材料表面附著的無機酸催化產(chǎn)物去除，這樣便可實現(xiàn)機動車尾氣污染物的良好治理，最大限度防止其對大氣環(huán)境造成污染。另外，納米光催化技術(shù)也可以讓大氣污染所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)得以有效降低，具體應(yīng)用中，需要將TiO2催化材料負載到石墨烯上，這樣便可讓大氣環(huán)境中的CO2快速轉(zhuǎn)化為CH4，從而實現(xiàn)溫室效應(yīng)的進一步降低。

2.4 碳吸附氧化技術(shù)應(yīng)用

在對大氣污染治理過程中，硫化物治理是一項關(guān)鍵內(nèi)容，及時將大氣環(huán)境中的硫化物催化消除，才可以有效避免酸雨等情況的發(fā)生，從而實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和人們生產(chǎn)生活的良好保障。而在對大氣環(huán)境中的硫化物進行治理時，碳吸附氧化技術(shù)是一項關(guān)鍵的催化技術(shù)形式。具體應(yīng)用中，該技術(shù)的主要原理是將碳作為吸附劑和催化劑來進行硫化物的吸附氧化處理，其主要工藝組成部分是兩個移動床。其中的第一個移動床主要進行活化焦吸附以及SO2氧化，使其在硫化反應(yīng)之后形成硫酸，該反應(yīng)過程需要在常溫條件下進行。在此過程中，大氣污染物中的NO2將會被還原成NO，之后再進行加熱焦化，其加熱溫度需要控制在650 ℃。在完成第一個移動床的反應(yīng)之后，將NH3加入到第二個移動床中，使其被還原為N2，在此過程中，為防止硫被氧化，可將硫蒸氣在第二個移動床中的停留時間盡量縮短，同時應(yīng)對催化劑表面積做好控制，使其表面的孔徑足夠?qū)?、孔洞足夠淺。同時，為防止硫蒸氣在低溫條件下凝縮在催化劑表面上，第二個移動床的反應(yīng)溫度也需要足夠高，通常需要控制在300 ℃[6]。另外，在反應(yīng)過程中，也需要根據(jù)實際情況，采取合理的控制措施來避免逆反應(yīng)情況的發(fā)生。通過這樣的方式，才可以讓碳吸附氧化技術(shù)在大氣污染物治理中發(fā)揮出充分優(yōu)勢，使其中的硫化物得到有效治理。

2.5 SO2 催化脫除技術(shù)的應(yīng)用

在大氣污染治理中，煙氣內(nèi)的SO2脫除也是一項至關(guān)重要的工作內(nèi)容。在通過催化技術(shù)進行煙氣中的SO2脫除處理中，最常用的一項技術(shù)措施是直接將煙氣內(nèi)含有的SO2催化還原成硫單質(zhì)，其主要原理是將煙氣燃燒不完全所產(chǎn)生的CO 和水煤氣反應(yīng)生成氫，再將氫用作還原劑，直接對煙氣內(nèi)的SO2進行還原，使其轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)硫磺，冷卻之后，便可對硫磺進行收集。通過此項催化技術(shù)，不僅可實現(xiàn)大氣污染的良好治理，同時也以讓煙氣中的硫得到回收和再利用。圖1是直接催化還原煙氣內(nèi)SO2的工藝流程圖。

圖1 直接催化還原煙氣內(nèi)SO2 的工藝流程圖

在對煙氣進行了電除塵處理之后，需要對其進行預(yù)加熱處理，預(yù)加熱的溫度應(yīng)控制在250～300 ℃之間。具體處理中，燃料具體的燃燒狀況會對煙氣中的組成部分產(chǎn)生不同的影響，從而使其中含有濃度不同的H2和CO，加之燃料中的硫含量不同，所以煙氣內(nèi)的SO2濃度也會有所差異?；诖耍诤蠸O2的煙氣進入到催化反應(yīng)器內(nèi)之前，工作人員需要對其中的主要組成部分及其含量進行科學(xué)檢測，然后以此為依據(jù)，對還原劑的濃度加以科學(xué)確定。通過這樣的方式，才可以有效確保煙氣中SO2的脫除效果，在提升大氣污染治理工作質(zhì)量的同時實現(xiàn)單質(zhì)硫資源的回收和再利用，這對于當(dāng)今社會資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展十分有利。因此，SO2催化脫除技術(shù)也具有非常良好的應(yīng)用前景。

3 大氣污染治理過程中的催化技術(shù)發(fā)展方向

在當(dāng)今的綠色環(huán)保理念不斷深入中，大氣污染治理工作受到了社會各界的廣泛關(guān)注，尤其是應(yīng)用在其中的催化技術(shù)，更是受到了相關(guān)單位、學(xué)者與技術(shù)人員的高度重視。雖然目前已經(jīng)有很多催化技術(shù)被應(yīng)用到了大氣污染治理工作中，并在其中發(fā)揮出了較為顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，很多地區(qū)的大氣污染也在這些技術(shù)的作用下獲得了良好治理。但是通過催化技術(shù)的實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，技術(shù)復(fù)雜程度大、成本投入高和自動化智能化程度低等問題依然存在。

為實現(xiàn)催化技術(shù)在大氣污染治理工作中的良好應(yīng)用，相關(guān)專家、學(xué)者和技術(shù)人員還需要對此類技術(shù)加以深入研究，從而使其操作流程得到進一步的簡化，并開發(fā)出更具經(jīng)濟性的催化材料。同時也需要將現(xiàn)代先進的自動化和智能化技術(shù)結(jié)合到催化技術(shù)中，通過催化技術(shù)對大氣污染進行自動化、智能化的處理。這樣才可以充分滿足現(xiàn)代化大氣污染治理工作的實際需求，進一步提升催化技術(shù)在大氣污染治理工作中的應(yīng)用效果，為大氣環(huán)境的良好保持和現(xiàn)代社會發(fā)展提供更好的技術(shù)支撐。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代社會發(fā)展中，大氣污染是一項需要重點關(guān)注和解決的問題。為實現(xiàn)此類問題的有效解決，提升大氣環(huán)境質(zhì)量，催化技術(shù)開始在大氣污染治理工作中得到越來越廣泛的應(yīng)用。通過催化技術(shù)的應(yīng)用，可將多種有毒有害大氣污染物轉(zhuǎn)化成無毒無害物質(zhì)，從而實現(xiàn)大氣污染的良好治理。基于此，在大氣污染治理工作中，相關(guān)單位和工作人員應(yīng)加強催化技術(shù)的應(yīng)用研究，明確各種催化技術(shù)的適用范圍，根據(jù)大氣污染物的實際處理需求，選擇合理的催化技術(shù)進行處理，包括選擇性催化還原技術(shù)、催化凈化技術(shù)、納米光催化技術(shù)、碳吸附氧化技術(shù)以及SO2催化脫除技術(shù)等。同時，相關(guān)專家和學(xué)者也需要對大氣污染催化處理技術(shù)進行改進與升級，使其更加適應(yīng)當(dāng)今時代的發(fā)展需求，在大氣污染治理中發(fā)揮出更好的應(yīng)用優(yōu)勢。