專利名稱：一種道路隧道空氣污染物凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于隧道空氣污染物凈化的方法，包括靜電除塵、 一氧化碳(CO)常溫 催化氧化、碳?xì)浠衔?HC)和氮氧化合物(NOx)吸附/催化凈化。該方法用于隧道空氣污 染物凈化，可同時凈化粉塵、CO、 HC和NOx。
背景技術(shù)：
道路隧道為半封閉結(jié)構(gòu)，通風(fēng)條件差，其空氣污染物主要由粉塵、 一氧化碳、碳?xì)浠?物和氮氧化合物，其中粉塵主要來源于浮塵、風(fēng)沙和機動車尾氣排放(如柴油車排放的碳煙 懸浮顆粒)，CO、 HC和NOx主要來源于機動車尾氣排放。這些污染物將直接影響到駕乘人 員的身體健康和車輛的行駛安全。
國內(nèi)外對隧道空氣污染物凈化主要采用在在隧道出口處建高空風(fēng)塔進行大風(fēng)量高空排風(fēng) 換氣來提高隧道內(nèi)的空氣質(zhì)量。高空排放的處理方法雖然可以有效減少隧道內(nèi)的空氣污染， 但其僅是物理稀釋，而非凈化治理，通過擴散等作用將污染物分布在隧道周圍的大氣環(huán)境中， 將對周邊居民健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成持續(xù)的危害。另外，當(dāng)隧道位于城市的中心或交通要道處 時，隧道出口處建筑物密集、人口密度大，隧道空氣污染物會對排放口周邊的環(huán)境和人們的 身體健康造成更大的危害。
國外有些隧道為了控制排風(fēng)塔周圍的環(huán)境污染，在排風(fēng)口通過除塵裝置在空氣排放前進 行除塵處理，降低顆粒物對周邊環(huán)境的影響。對于較長的隧道，則在隧道內(nèi)部添加側(cè)線隧道， 通過側(cè)線隧道內(nèi)加裝除塵裝置降低顆粒物含量，提高隧道內(nèi)空氣質(zhì)量。國外有些隧道還采用 了脫硝裝置來降低空氣中NOx的含量。國內(nèi)道路隧道全部采用的是高空排風(fēng)換氣的方式來提 高隧道內(nèi)的空氣質(zhì)量，對污染物未經(jīng)凈化。
國、內(nèi)外對隧道空氣中的其它兩類主要污染物CO和HC均未采取凈化處理。
消除隧道空氣中的顆粒物，靜電除塵是最為有效的技術(shù)，目前采用靜電除塵技術(shù)來消減 顆粒物的隧道大部分位于歐洲和日本。根據(jù)隧道的大小、通風(fēng)設(shè)計、所需風(fēng)量等需求，國外 隧道靜電除塵器安裝一般采取大型獨立機房布置方式、隧道側(cè)線布置方式和隧道頂部布置方 式。而我國目前還沒有將靜電除塵裝置應(yīng)用于消除隧道中顆粒物的實例。
相對于靜電除塵技術(shù)，NOx凈化技術(shù)比較復(fù)雜，并且技術(shù)還未完全成熟，國外技術(shù)僅局 限于脫除NOx中的N02，而對其它NOx的有效消減的研究甚少。日本的Central Circular Shinjyuka Tunnel (10km)和挪威Laerdal Tunnel (24.5km)采用了脫硝裝置來降低NOx的排 放。其原理主要是吸收法。如日本松下電器脫N02技術(shù)是將氫氧化鉀負(fù)載于活性碳或石膏上， 利用其與NCb和NO進行化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到脫硝的目的。在實驗室條件下可以脫除大約 0.9ppm范圍內(nèi)的NO和大約0.1ppm范圍內(nèi)的NO2，通過估算當(dāng)體積空速為190001T'時，可 以使用8個月。我國目前也沒有將脫硝裝置應(yīng)用于消除隧道中NOx的實例。
國、內(nèi)外對隧道空氣中的其它兩類主要污染物CO和HC均未采取凈化處理。
縱上所述，開發(fā)可同時削減顆粒物、CO、 HC和NOx的隧道空氣污染物凈化技術(shù)，不僅可提高隧道內(nèi)空氣的質(zhì)量，還可以有效提高隧道出口周邊地區(qū)的空氣質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在隧道空氣污染物排放前同時可同時削減顆粒 物、CO、 HC和NOx的隧道空氣污染物凈化技術(shù)，以滿足提高隧道內(nèi)部和隧道出口周邊地區(qū) 空氣質(zhì)量的要求。
本發(fā)明主要包括首先將隧道空氣污染物中的顆粒物經(jīng)過靜電除塵凈化；再將CO在環(huán) 境條件下(一年四季的氣溫、濕度等)催化氧化為無害的二氧化碳(C02)， HC和NOx經(jīng)吸 附/濃縮/催化凈化處理轉(zhuǎn)化為無害的水和二氧化碳，最終達(dá)到隧道空氣污染物同時凈化的目 的。其中顆粒物經(jīng)靜電除塵凈化后，可以先進行CO凈化、再進行HC和NOx的凈化，也可 以先進行HC和NOx的凈化，再進行CO凈化。
隧道空氣污染物凈化方法的示意圖見附圖。
在上述步驟中
靜電除塵包括高壓模塊、大顆粒過濾模塊、電子集塵模塊、超細(xì)粉塵吸附模塊、自清潔 系統(tǒng)等。
CO凈化是采用大尺寸、直通孔整體式CO氧化催化劑將CO在環(huán)境條件下氧化為C02， 所說的CO氧化催化劑的活性組分包括Pt、 Au、 Pd、 Rh、 Ru、 Cu、 Mn中的一種或一種以上， 載體包括整體式蜂窩陶瓷載體、整體式金屬載體、整體式氧化鋁載體、整體式分子篩載體、 整體式活性炭載體、整體式活性炭纖維載體、整體式粘土載體中的一種或一種以上。
HC的吸附/催化凈化是采用整體式吸附材料首先將HC吸附下來，當(dāng)達(dá)到吸附飽和后， 采用脫附的方法將HC從吸附材料上脫附下來，然后催化凈化的方式將HC氧化為C02和水。 所說HC吸附材料包括活性炭、活性炭纖維、分子篩和硅鋁膠等多孔吸附材料中的一種或一 種以上。為了提高吸附選擇性可對上述吸附材料進行表面改性。所說HC催化凈化催化劑的 活性組分包括Pd、 Pt、 Rh、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Mn、 Au、 Ag中的一種或一種以上，載體包 括整體式蜂窩陶瓷載體、整體式金屬載體、整體式氧化鋁載體、整體式分子篩載體、整體式 活性炭載體、整體式活性炭纖維載體、整體式粘土載體中的一種或一種以上。
NOx的吸附/催化凈化是采用整體式吸附材料首先將NOx吸附下來，當(dāng)達(dá)到吸附飽和后， 采用脫附的方法將NOx從吸附材料上脫附下來，然后催化還原的方式將NOx轉(zhuǎn)化為N2。所 說NOx吸附材料包括活性炭、活性炭纖維、分子篩和硅鋁膠等多孔吸附材料中的一種以上。 為了提高吸附選擇性可對上述吸附材料進行表面改性。所說NOx催化還原催化劑的活性組分 包括Pd、 Pt、 Rh、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Mn、 Au、 Ag中的一種或一種以上，載體包括整體式 蜂窩陶瓷載體、整體式金屬載體、整體式氧化鋁載體、整體式分子篩載體、整體式活性炭載 體、整體式活性炭纖維載體、整體式粘土載體中的一種以上。
HC和NOx的吸附/催化凈化也可在一種吸附材料上同時吸附，當(dāng)其中的一種或兩種污染 物(HC和NOx)達(dá)到飽和后，采用脫附的方法將所吸附的HC和NOx從吸附材料上脫附下 來，然后采用催化轉(zhuǎn)化的方法將HC和NOx同時轉(zhuǎn)化為C02、 H20和N2。所說HC、 NOx吸 附材料包括活性炭、活性炭纖維、分子篩和硅鋁膠等多孔吸附材料中的一種或一種以上。為了提高吸附選擇性可對上述吸附材料進行表面改性。所說HC、 NOx催化轉(zhuǎn)化催化劑的活性 組分包括Pd、 Pt、 Rh、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Mn、 Au、 Ag中的一種或一種以上，載體包括整 體式蜂窩陶瓷載體、整體式金屬載體、整體式氧化鋁載體、整體式分子篩載體、整體式活性 炭載體、整體式活性炭纖維載體、整體式粘土載體中的一種或一種以上。
實施例
利用發(fā)動機(汽油機和柴油機)的尾氣模擬了隧道空氣的組成，進行了風(fēng)量為1000m3/h 的凈化試驗。凈化裝置入口污染物濃度為PM: ~9mg/m3; CO: ~42ppm; NO: ~1 ppm; N02: 5ppm; NOx: 6ppm;總碳?xì)浠衔?THC): 7ppm。通過靜電除塵、CO氧化、 NOx和HC吸附/催化凈化后，凈化裝置出口污染物濃度分別為PM: 0.18 mg/m3 ; CO: 6ppm; NO: 0.1ppm; N02: 0.05 ppm; NOx: 0.15 ppm; THC: 4.2ppm，相應(yīng)的凈 化效率為PM》98%; CO>85%; NO》90%; N02》99%; NOx>95%; THO40%。


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附圖為隧道空氣污染物凈化方法示意圖。
權(quán)利要求
1、一種用于道路隧道空氣污染物凈化的方法，其特征在于可同時消除道路隧道空氣中的粉塵、CO、NOx和HC，由集靜電除塵、CO常溫催化氧化、NOx和HC吸附/催化凈化單元所組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l,其特征在于隧道空氣污染物中顆粒物通過靜電除塵的方式去除；隧 道空氣污染物中的CO通過常溫催化氧化的方法使其轉(zhuǎn)化為C02，達(dá)到CO凈化；隧道空氣 污染物中NOx通過吸附/催化凈化的方法使其通過吸附或者在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為N2達(dá)到 NOx的凈化；隧道空氣污染物中的HC通過吸附/催化凈化的方法達(dá)到HC的凈化。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于可通過靜電除塵和NOx吸附/催化凈化，達(dá)到粉塵和NOx 的同時凈化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l,其特征在于可通過靜電除塵和CO常溫氧化，達(dá)到隧道空氣中粉塵 和CO的同時凈化。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1,其特征在于可通過靜電除塵、NOx吸附/催化凈化和CO常溫催化氧 化，達(dá)到粉塵、NOx和CO的同時凈化。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于可通過靜電除塵，CO常溫氧化、NOx的吸附/催化凈 化和HC的吸附/催化凈化，達(dá)到隧道空氣中的粉塵、CO、 NOx和HC的同時凈化。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2，其特征在于隧道空氣污染物中顆粒物的凈化效率在60 99.9%;隧 道空氣污染物中CO的凈化效率在10 99%;隧道空氣污染物中NOx的凈化效率在10~99%; 隧道空氣污染物中HC的凈化效率在10 99%。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于道路隧道空氣污染物凈化的方法，其特征在于包括用于顆粒物消除的靜電除塵，用于一氧化碳(CO)凈化的CO常溫催化氧化，用于氮氧化合物(NOx)和碳?xì)浠衔?HC)凈化的吸附/催化凈化為一體的道路隧道空氣污染物凈化方法。該方法可同時有效削減隧道空氣中的顆粒物、CO、NOx和HC。
文檔編號B01D53/86GK101530828SQ20091004742
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者何丹農(nóng), 劉曉輝, 盧冠忠, 葉國強, 煒 姚, 張志剛, 麗 王, 王筠松, 王艷芹, 耘 郭, 郭楊龍, 龔學(xué)慶 申請人:華東理工大學(xué)