脏空气还有5秒抵达战场,“净化大法”准备出击

俗话说:

夏天来了,秋天还会远吗?

即便现在屋外艳阳高照,有一小撮人已经在未雨绸缪地积极准备应对秋冬季的雾霾问题了。

  

  图:果壳网

雾霾中的一切似乎都蒙上了一层灰纱,遮住了鲜艳的颜色。气候和地理因素带来了这种大气现象,但是工业带来的影响也不容小觑。

例如,我们常见的工业污染就有:

汽车尾气一氧化碳(CO)、颗粒物、氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC)等、工业排放{硫的氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、有机化合物、卤化物等}……会在复杂的光化学作用下成为雾霾的一部分;而这些污染物不仅会影响人类健康,对植物、对环境都有显著的影响——“下酸雨”就是其一。

面对这坨脏空气,你有什么办法吗?

近日,果壳网与巴斯夫就联手搞了一个“净化大法”收集大赛,并且获得了不少脑洞大开的答案……

  

  果壳网用户“关山猫”:

根据流体力学原理和计算机控制技术,本项目设计了一种基于智能空气净化系统的减排装置。

  本装置在伞的手柄处,增加一个抽气机,将空气从下部沿伞骨送至伞面,并在气流上升的过程中实现过滤和净化,同时在上部加上加湿和加热装置,增加装置整体的实用性,最后在伞面上(面部上方)通过利用小电风扇使清洁的气流到达人的面部,实现对雾霾的防护。在控制系统方面,通过在伞上安装蓝牙,实现手机对伞清新的控制。

  

  

  果壳网用户“心归处”:

移民外星球;

像三体中的水滴一样在地球上布一层透明的过滤网;

要不穿过哆啦A梦的缩小灯,大家都住树上去。

或者。。。时光机?把现在的技术带到从前,直接更替那时候的能源?就像普罗米修斯带的火种那样。

毕竟如果能源结构不更替的话,雾霾问题很难解决的。

不过,还是有希望啦,毕竟最近有关能源的好消息不断,人造太阳可以持续到101秒,可燃冰,若干年之后肯定会将燃煤这些污染高的能源替换为清洁能源。脏空气还有一部分得靠企业抓排放这块,加装各种减排装置,尾气处理装置,当然,企业如果没钱肯定不愿意,这就得靠环保部门了。

  

  

  果壳网用户“柏林浪子”:

  

  

  

  果壳网用户“情义天择”:

  这是不久的未来某北方重工业城市的清晨,晓色刚淡,朝阳初升。为了让全市人民清清爽爽出门,迎接碧空如洗的一天,勤劳的“高空空气加湿与雾霾沉降机群系统”从城市四周的野外起飞,飞到几千米的雾霾层上方开始了清晨作业。市民们常常在白天抬头望到这身形巨大的飞行器悠闲地在城市上空徘徊,好奇的孩子问妈妈:“妈妈,天上飞的那是什么呀?”妈妈也望着天空中飞机洁白硕大的机腹出神,回想自己往昔灰暗的岁月,说出:“大白鲸。”人们口耳相传,“大白鲸”,将海洋的广博带上了天空~

  

  “大白鲸”虽然体型巨大无比,但其实并不是一架真正的钢铁猛兽,它头顶的巨大气囊,里面充满了安全的氦气提供主要的升力,所以,它在本质上更像是对飞艇的致敬,却依旧由于巨大的身躯让今人感叹。机身也主要由轻质的智能蒙皮组成,在保证连接强度的同时,尽可能减轻每一公斤的重量。“大白鲸”的机腹,是软质的巨大的储水袋,它好似真的是一头大白鲸,在机腹里喝下了惊人的由废水循环而来的无害水。除此之外,“大白鲸”还有一对硕大的翅膀,巨大的面积上布满了轻质太阳能电池板,在雾霾层之上,“大白鲸”充分享受着阳关的沐浴,收集着能量发电。除此之外,您还能看到一对巨大的涵道旋翼,不过提供升力只是它们的部分工作,他们还为飞机的控制转向发挥着巨大的作用。“大白鲸”在机翼上设置了许多经过优化的雾化射流喷口,它们将从机腹吸上来的水流雾化成极微小但又射速很高的小水雾颗粒,喷洒到空气中。这些小水雾落下、扩散,而后增加了雾霾层空气中水分的含量,促进了雾霾颗粒的彼此结合,最终沉降下来,落到地面。

  

当然,除了这些方法,我们还能通过化学方式来解决空气污染问题。

果壳实验室的姑娘小伙们正在动手DIY空气净化装置:

  

  图:果壳网

视频在这里:

用化学方式解决空气污染问题,是处理空气污染的重要途径。

比如汽车尾气的处理,不同的污染物需要不同的化学反应来去除:

  

  汽车尾气中有害气体(图:果壳网

  

  去除汽车尾气污染物需要的部分化学反应(图:果壳网)

但是化学反应的实现需要各种各样的反应条件!

如果有催化剂,事情多少会变得容易一些。

催化剂通常应用在化学反应中,能够改变化学反应速率,而不打破化学平衡,并且在反应前后,本身的质量和化学性质在都不会发生改变。

  那如果我想同时催化多个反应

  该怎么办?

这时,就需要有三元催化剂

著名的三元转化催化剂分别于1976年和1986年在北美和欧洲投入使用。有资料显示,“现在的催化转化器能够去除尾气中95%以上的有害物质。”这主要得益于转化催化剂的内部结构:尾气净化催化剂由特制陶瓷支架构成,在一个整体中包含了大量的平行通道。

通道内壁根据设计用途提供了不同大小的微孔。陶瓷支架上的载体涂料含有金属氧化物颗粒,因此内部表面积非常大。贵金属颗粒在载体涂料中呈均匀分布(比如三元转化催化剂中的钯和铑)。这些具有催化活性的材料可确保将一氧化碳 (CO)、未燃烧的碳氢化合物 (HC) 和氮氧化物 (NOx) 转化为水 (H2O)、氮气 (N2)和二氧化碳 (CO2)。

作为催化活性成分,贵金属可促成和参与反应,但在反应前后性质不变——这是催化剂的最基本特点。

  

  载体及涂层[i]

  

在催化反应中,CO和HC作为还原剂与氧化剂NOx反应,生成CO2,H2O和N2。

  

三元转化催化剂局部放大图:钯层(蓝色)可将氧化烃和一氧化碳选择性地氧化为二氧化碳和水;与此同时,铑层(红色)在一氧化碳或烃的辅助下将氮氧化合物转化为氮气、二氧化碳和水(陶瓷基材:灰色)。

  可是那

  汽车尾气中的颗粒物

  该怎么办?

巴斯夫研究人员对三元转化催化剂进行了进一步的开发,优化了产品的清洁效果,于是就有了:FWC™ 四元转化催化剂

四元转化催化剂是一种面向汽油车的技术。除气态污染物以外,这种催化剂还可去除尾气中的颗粒物等固体。

  四元催化剂原理

此外,四元转化催化剂所需贵金属的数量也大幅减少。它的孔状结构还可过滤颗粒物质,使其附着于内壁上,并在催化涂层的辅助下,通过高温将其焚烧为二氧化碳。因此,四元转化催化系统的作用远远超过无涂装的捕集系统:由于大部分碳颗粒被焚烧为二氧化碳,避免了催化剂小孔堵塞——这就确保了整个单元能够长期保持良好性能。

汽车尾气中的有害气体就这样被去除了。

在巴斯夫,我们的催化剂正在帮助改善全球各地人们的生活,让你尽享洁净空气。

  

  * 感谢果壳网提供的内容 本文谢绝转载

  [i]图片来自文献:《环境保护》 , 2000 (2) :16-17

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