紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物的方法及裝置的製作方法
2023-06-01 22:06:46
專利名稱：紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於ー種紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物的方法及裝置。
背景技術：
眾所周知，燃油在內燃機燃燒後的負產物排放是危害環境的主要因素之一。據測算內燃機能量轉換做部率僅佔燃燒值的38%，其餘部分為33%的排氣損失，29%的冷卻損失。在排氣過程中，有相當成分是燃燒負反應產物，包括一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、ニ氧化硫、煙塵微粒(某些重金屬化合物、鉛化合物、黑煙及油霧)、甲醛等。內燃機尾氣排放有害氣體，及有害氣體的顆粒物是造成環境汙染的可吸入顆粒物和總懸浮顆粒物的主要因素之一。計量單位PM2. 5的懸浮顆粒物對人體危害最大，人體的生理結構決定了對PM2. 5的可吸入顆粒物沒有任何過濾、阻攔能力，而PM2. 5的可吸入顆粒物對人類健康的危害卻隨著醫學技術的進步，逐步暴露出其恐怖的一面，其被吸入人體後會直接進入支氣管，幹擾肺部的氣體交換，引發包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病，可導致人們的平均壽命減少8. 6個月。還可成為病毒和細菌的載體，為呼吸道傳染病的傳播推波助瀾。目前國際上主要發達國家以及亞洲的日本、泰國、印度等均將PM2. 5列入空氣品質標準。世界衛生組織(WHO)認為，PM2. 5小於10是安全值，全球PM2. 5最高的地區在北非和中國的華北、華東、華中全部。目前，國內外汽車等內燃機排放尾氣還停留僅使用三元催化器作為排放浄化器。三元催化器雖是安裝在內燃機排氣系統中最重要的浄化裝置，它可將內燃機尾氣排出的C0、HC和NOx等有害氣體通過氧化和還原作用轉變為無害的ニ氧化碳、水和氮氣。三元催化器安裝在內燃機排氣管中，通過氧化還原反應，ニ氧化碳和氮氣，故又稱之為三元(效)催化轉化器。三元催化器的工作原理是當高溫的內燃機尾氣通過浄化裝置時，三元催化器中的淨化劑將增強C0、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的ニ氧化碳氣體；HC化合物在高溫下氧化成水(H20)和ニ氧化碳；Ν0χ還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體，使內燃機尾氣得以浄化。但三元催化器對於內燃機尾氣的浄化作用有限，三元催化器只能同時將廢氣中的上述三種主要有害物質轉化為無害物質。但其對內燃機尾氣中的顆粒物的淨化沒有任何作用，三元催化器不能浄化內燃機尾氣排放中的有害顆粒物，需要其它方法進行解決處理。
發明內容
本發明的目的是設計ー種紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物的方法及裝置，該裝置能分解浄化內燃機排放出來的顆粒物，増加三元催化器的催化氧化還原反應，解決內燃機顆粒物排放，浄化尾氣有害物，減少環境汙染；該方法簡便易行，能有效減少尾氣有害氣體排放，減少環境汙染。為此，本發明的方法是在內燃機排氣系統中至少設ー個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區，紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網，使紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物，包括；在內燃機排氣系統中至少設一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區；該紫外光照射區中心至少設有一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道；紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。或在內燃機排氣系統中至少設一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區；該紫外光照射區中心至少設有一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道；紫外光照射區的一端設至少一 個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。或在內燃機排氣系統中至少設一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區；該紫外光照射區中心至少設有一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道；紫外光照射區的兩端設分別設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。所述的紫外光照射光源的波長為220 350nmo實現本發明方法的裝置主要由光觸媒網和紫外光照射光源所組成，在內燃機排氣系統中設至少一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區；該紫外光照射區中心設有至少一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道；紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。該裝置包括一個管狀的殼體，殼體串接在內燃機排放廢氣的管道中，殼體內中心設有一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，照射光源至少一端的殼體內設有至少一個橫向攔設該殼體內空間的光觸媒網。所述的照射光源的兩端的殼體內各設有至少一個橫向攔設該殼體內空間的光觸媒網。所述的殼體兩端部設有供光觸媒網卡設的光觸媒網卡槽，光觸媒網卡槽為帶開口的卡槽，該卡槽的開口部設有卡蓋。所述的殼體串接在三元催化器前端的內燃機排放廢氣的管道中，或串接在三元催化器後端的內燃機排放廢氣的管道中，或串接在三元催化器前端和後端的內燃機排放廢氣的管道中。上述結構設計實現了本發明的目的。本發明的優點是該裝置能分解淨化內燃機排放出來的顆粒物，增加三元催化器的催化氧化還原反應，解決內燃機顆粒物排放，淨化尾氣有害物，減少環境汙染；該方法簡便易行，能有效減少尾氣有害氣體排放，減少環境汙染。本發明的工作機理塗有納米級的TiO2的光觸媒網在波長為126 400nm的紫外光的照射下，由於吸收了光能而產生電子空穴對。這些空穴對(光載流子)會迅速遷移至表面，並激活其表面附著的H2O與O2而產生氫氧基(-0H)和活性氧(-0)。而這兩種氧化性極強的物質會迅速與觸媒表面附著的大分子量的碳氫化合物反應，生成無害的CO2和水。當含有害顆粒物的內燃機排放氣體通過紫外光照射區後，該光觸媒網能有效分解內燃機排出的廢氣顆粒，同時紫外光還能激活了三元催化器的催化劑的能力，增強了其催化氧化效率，使內燃機尾氣排放有害物大量減少。據測試本發明能使內燃機尾氣排放有害物大量減少，排放標準達到歐標準，裝有本發明的同類汽車，在同等測試條件下，較僅裝有三元催化器的尾氣排放的各項指標優化80%以上。
圖I是本發明裝置的結構示意圖。圖2是本發明裝置的使用狀態結構示意圖。
具體實施例方式如圖I和圖2所示，本發明的方法是在內燃機排氣系統中至少設ー個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區5，紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網4，使紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物。包括在內燃機排氣系統中至少設ー個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區；該紫外光照射區中心至少設有一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道；紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。或在內燃機排氣系統中至少設ー個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區；該紫外光照射區中心至少設有ー個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道；紫外光照射區的一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。或在內燃機排氣系統中至少設ー個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區；該紫外光照射區中心至少設有ー個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道；紫外光照射區的兩端設分別設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。所述的紫外光照射光源的波長為220 350nm,為最佳。實現本發明方法的裝置主要由光觸媒網和紫外光照射光源所組成。在內燃機排氣系統中設至少ー個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區。該紫外光照射區中心設有至少ー個波長為126 400nm的紫外光照射光源7。該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道。紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。該裝置包括ー個管狀的殼體2，殼體串接在內燃機排放廢氣的管道9中。殼體內中心設有ー個波長為126 400nm的紫外光照射光源，照射光源至少一端的殼體內設有至少ー個橫向攔設該殼體內空間的光觸媒網。顯然，也可在照射光源的兩端的殼體內各設有至少ー個橫向攔設該殼體內空間的光觸媒網。所述的殼體兩端部設有供光觸媒網卡設的光觸媒網卡槽3，光觸媒網卡槽為帶開ロ的卡槽，該卡槽的開ロ部設有卡蓋8，卡蓋通過合頁I與開ロ部一側的卡槽壁軸接，以方便啟閉該開ロ部，用於更換或清潔光觸媒網。
所述的殼體串接在三元催化器前端的內燃機10排放廢氣的管道中，或串接在三元催化器後端的內燃機排放廢氣的管道中，或串接在三元催化器前端和後端的內燃機排放廢氣的管道中。後者為最佳。理論上講，在內燃機排放廢氣的管道中串接本發明裝置可為2 4個。
紫外光照射光源由車載蓄電池組提供電能，提供電能的車載蓄電池組導線及相關電路均通過殼體上的電源插口 6與紫外光照射光源相接。光觸媒網為塗有催化劑的一層，或2 4層、用耐高溫材料製成的網格，為一體結構。催化劑包括氧化鈦、二氧化鈦、二氧化錯、硫化鎘等多種氧化物和硫化物。使用時，內燃機排放出的廢氣在管道中經由波長為126 400nm的紫外光照射光源照射的至少一個光觸媒網，再經紫外光照射區，再進入三元催化器，淨化後的尾氣排出管道中。總之，本發明能分解淨化內燃機排放出來的顆粒 物，增加三元催化器的催化氧化還原反應，解決內燃機顆粒物排放，淨化尾氣有害物，減少環境汙染；該方法簡便易行，能有效減少尾氣有害氣體排放，減少環境汙染。可推廣使用。
權利要求
1.一種紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物的方法，其特徵在於在內燃機排氣系統中至少設一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區，紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網，使紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物，包括； 在內燃機排氣系統中至少設一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區； 該紫外光照射區中心至少設有一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道； 紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。
2.按權利要求I所述的方法，其特徵在於 在內燃機排氣系統中至少設一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區； 該紫外光照射區中心至少設有一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道； 紫外光照射區的一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。
3.按權利要求I或2所述的方法，其特徵在於 在內燃機排氣系統中至少設一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區； 該紫外光照射區中心至少設有一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道； 紫外光照射區的兩端設分別設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。
4.按權利要求I或2或3所述的方法，其特徵在於所述的紫外光照射光源的波長為220 350nm。
5.一種實現權利要求I所述方法的裝置，主要由光觸媒網和紫外光照射光源所組成，其特徵在於 在內燃機排氣系統中設至少一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區； 該紫外光照射區中心設有至少一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，該照射光源周邊設有包圍該照射光源並使得內燃機排放廢氣得以通過的通道； 紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網。
6.按權利要求5所述的裝置，其特徵在於該裝置包括一個管狀的殼體，殼體串接在內燃機排放廢氣的管道中，殼體內中心設有一個波長為126 400nm的紫外光照射光源，照射光源至少一端的殼體內設有至少一個橫向攔設該殼體內空間的光觸媒網。
7.按權利要求5或6所述的裝置，其特徵在於所述的照射光源的兩端的殼體內各設有至少一個橫向攔設該殼體內空間的光觸媒網。
8.按權利要求5或6或7所述的裝置，其特徵在於所述的殼體兩端部設有供光觸媒網卡設的光觸媒網卡槽，光觸媒網卡槽為帶開口的卡槽，該卡槽的開口部設有卡蓋。
9.按權利要求5或6或7所述的裝置，其特徵在於所述的殼體串接在三元催化器前端的內燃機排放廢氣的管道中，或串接在三元催化器後端的內燃機排放廢氣的管道中，或串接在三元催化器前端和後端的內燃機排放廢氣的管道中。
全文摘要
本發明屬於一種紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物的方法及裝置，是在內燃機排氣系統中至少設一個供內燃機排放廢氣經過的紫外光照射區，紫外光照射區的至少一端設至少一個供內燃機排放廢氣經過的光觸媒網，使紫外光介入氧化分解內燃機排放廢氣中汙染物。本發明能分解淨化內燃機排放出來的顆粒物，增加三元催化器的催化氧化還原反應，解決內燃機顆粒物排放，淨化尾氣有害物，減少環境汙染；該方法簡便易行，能有效減少尾氣有害氣體排放，減少環境汙染。
文檔編號B01D53/94GK102619598SQ20121009805
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月6日 優先權日2012年4月6日
發明者張立新, 楊德利, 王豔 申請人:張立新, 楊德利, 王豔