专利名称：一种道路隧道空气污染物净化方法
技术领域：
本发明涉及一种用于隧道空气污染物净化的方法，包括静电除尘、 一氧化碳(CO)常温 催化氧化、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)吸附/催化净化。该方法用于隧道空气污 染物净化，可同时净化粉尘、CO、 HC和NOx。
背景技术：
道路隧道为半封闭结构，通风条件差，其空气污染物主要由粉尘、 一氧化碳、碳氢化合 物和氮氧化合物，其中粉尘主要来源于浮尘、风沙和机动车尾气排放(如柴油车排放的碳烟 悬浮颗粒)，CO、 HC和NOx主要来源于机动车尾气排放。这些污染物将直接影响到驾乘人 员的身体健康和车辆的行驶安全。
国内外对隧道空气污染物净化主要采用在在隧道出口处建高空风塔进行大风量高空排风 换气来提高隧道内的空气质量。高空排放的处理方法虽然可以有效减少隧道内的空气污染， 但其仅是物理稀释，而非净化治理，通过扩散等作用将污染物分布在隧道周围的大气环境中， 将对周边居民健康和生态环境构成持续的危害。另外，当隧道位于城市的中心或交通要道处 时，隧道出口处建筑物密集、人口密度大，隧道空气污染物会对排放口周边的环境和人们的 身体健康造成更大的危害。
国外有些隧道为了控制排风塔周围的环境污染，在排风口通过除尘装置在空气排放前进 行除尘处理，降低颗粒物对周边环境的影响。对于较长的隧道，则在隧道内部添加侧线隧道， 通过侧线隧道内加装除尘装置降低颗粒物含量，提高隧道内空气质量。国外有些隧道还采用 了脱硝装置来降低空气中NOx的含量。国内道路隧道全部采用的是高空排风换气的方式来提 高隧道内的空气质量，对污染物未经净化。
国、内外对隧道空气中的其它两类主要污染物CO和HC均未采取净化处理。
消除隧道空气中的颗粒物，静电除尘是最为有效的技术，目前采用静电除尘技术来消减 颗粒物的隧道大部分位于欧洲和日本。根据隧道的大小、通风设计、所需风量等需求，国外 隧道静电除尘器安装一般采取大型独立机房布置方式、隧道侧线布置方式和隧道顶部布置方 式。而我国目前还没有将静电除尘装置应用于消除隧道中颗粒物的实例。
相对于静电除尘技术，NOx净化技术比较复杂，并且技术还未完全成熟，国外技术仅局 限于脱除NOx中的N02，而对其它NOx的有效消减的研究甚少。日本的Central Circular Shinjyuka Tunnel (10km)和挪威Laerdal Tunnel (24.5km)采用了脱硝装置来降低NOx的排 放。其原理主要是吸收法。如日本松下电器脱N02技术是将氢氧化钾负载于活性碳或石膏上， 利用其与NCb和NO进行化学反应，从而达到脱硝的目的。在实验室条件下可以脱除大约 0.9ppm范围内的NO和大约0.1ppm范围内的NO2，通过估算当体积空速为190001T'时，可 以使用8个月。我国目前也没有将脱硝装置应用于消除隧道中NOx的实例。
国、内外对隧道空气中的其它两类主要污染物CO和HC均未采取净化处理。
纵上所述，开发可同时削减颗粒物、CO、 HC和NOx的隧道空气污染物净化技术，不仅可提高隧道内空气的质量，还可以有效提高隧道出口周边地区的空气质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在隧道空气污染物排放前同时可同时削减颗粒 物、CO、 HC和NOx的隧道空气污染物净化技术，以满足提高隧道内部和隧道出口周边地区 空气质量的要求。
本发明主要包括首先将隧道空气污染物中的颗粒物经过静电除尘净化；再将CO在环 境条件下(一年四季的气温、湿度等)催化氧化为无害的二氧化碳(C02)， HC和NOx经吸 附/浓縮/催化净化处理转化为无害的水和二氧化碳，最终达到隧道空气污染物同时净化的目 的。其中颗粒物经静电除尘净化后，可以先进行CO净化、再进行HC和NOx的净化，也可 以先进行HC和NOx的净化，再进行CO净化。
隧道空气污染物净化方法的示意图见附图。
在上述步骤中
静电除尘包括高压模块、大颗粒过滤模块、电子集尘模块、超细粉尘吸附模块、自清洁 系统等。
CO净化是采用大尺寸、直通孔整体式CO氧化催化剂将CO在环境条件下氧化为C02， 所说的CO氧化催化剂的活性组分包括Pt、 Au、 Pd、 Rh、 Ru、 Cu、 Mn中的一种或一种以上， 载体包括整体式蜂窝陶瓷载体、整体式金属载体、整体式氧化铝载体、整体式分子筛载体、 整体式活性炭载体、整体式活性炭纤维载体、整体式粘土载体中的一种或一种以上。
HC的吸附/催化净化是采用整体式吸附材料首先将HC吸附下来，当达到吸附饱和后， 采用脱附的方法将HC从吸附材料上脱附下来，然后催化净化的方式将HC氧化为C02和水。 所说HC吸附材料包括活性炭、活性炭纤维、分子筛和硅铝胶等多孔吸附材料中的一种或一 种以上。为了提高吸附选择性可对上述吸附材料进行表面改性。所说HC催化净化催化剂的 活性组分包括Pd、 Pt、 Rh、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Mn、 Au、 Ag中的一种或一种以上，载体包 括整体式蜂窝陶瓷载体、整体式金属载体、整体式氧化铝载体、整体式分子筛载体、整体式 活性炭载体、整体式活性炭纤维载体、整体式粘土载体中的一种或一种以上。
NOx的吸附/催化净化是采用整体式吸附材料首先将NOx吸附下来，当达到吸附饱和后， 采用脱附的方法将NOx从吸附材料上脱附下来，然后催化还原的方式将NOx转化为N2。所 说NOx吸附材料包括活性炭、活性炭纤维、分子筛和硅铝胶等多孔吸附材料中的一种以上。 为了提高吸附选择性可对上述吸附材料进行表面改性。所说NOx催化还原催化剂的活性组分 包括Pd、 Pt、 Rh、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Mn、 Au、 Ag中的一种或一种以上，载体包括整体式 蜂窝陶瓷载体、整体式金属载体、整体式氧化铝载体、整体式分子筛载体、整体式活性炭载 体、整体式活性炭纤维载体、整体式粘土载体中的一种以上。
HC和NOx的吸附/催化净化也可在一种吸附材料上同时吸附，当其中的一种或两种污染 物(HC和NOx)达到饱和后，采用脱附的方法将所吸附的HC和NOx从吸附材料上脱附下 来，然后采用催化转化的方法将HC和NOx同时转化为C02、 H20和N2。所说HC、 NOx吸 附材料包括活性炭、活性炭纤维、分子筛和硅铝胶等多孔吸附材料中的一种或一种以上。为了提高吸附选择性可对上述吸附材料进行表面改性。所说HC、 NOx催化转化催化剂的活性 组分包括Pd、 Pt、 Rh、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Mn、 Au、 Ag中的一种或一种以上，载体包括整 体式蜂窝陶瓷载体、整体式金属载体、整体式氧化铝载体、整体式分子筛载体、整体式活性 炭载体、整体式活性炭纤维载体、整体式粘土载体中的一种或一种以上。
实施例
利用发动机(汽油机和柴油机)的尾气模拟了隧道空气的组成，进行了风量为1000m3/h 的净化试验。净化装置入口污染物浓度为PM: ~9mg/m3; CO: ~42ppm; NO: ~1 ppm; N02: 5ppm; NOx: 6ppm;总碳氢化合物(THC): 7ppm。通过静电除尘、CO氧化、 NOx和HC吸附/催化净化后，净化装置出口污染物浓度分别为PM: 0.18 mg/m3 ; CO: 6ppm; NO: 0.1ppm; N02: 0.05 ppm; NOx: 0.15 ppm; THC: 4.2ppm，相应的净 化效率为PM》98%; CO>85%; NO》90%; N02》99%; NOx>95%; THO40%。
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附图为隧道空气污染物净化方法示意图。
权利要求
1、一种用于道路隧道空气污染物净化的方法，其特征在于可同时消除道路隧道空气中的粉尘、CO、NOx和HC，由集静电除尘、CO常温催化氧化、NOx和HC吸附/催化净化单元所组成。
2、 根据权利要求l,其特征在于隧道空气污染物中颗粒物通过静电除尘的方式去除；隧 道空气污染物中的CO通过常温催化氧化的方法使其转化为C02，达到CO净化；隧道空气 污染物中NOx通过吸附/催化净化的方法使其通过吸附或者在催化剂的作用下转化为N2达到 NOx的净化；隧道空气污染物中的HC通过吸附/催化净化的方法达到HC的净化。
3、 根据权利要求1，其特征在于可通过静电除尘和NOx吸附/催化净化，达到粉尘和NOx 的同时净化。
4、 根据权利要求l,其特征在于可通过静电除尘和CO常温氧化，达到隧道空气中粉尘 和CO的同时净化。
5、 根据权利要求1,其特征在于可通过静电除尘、NOx吸附/催化净化和CO常温催化氧 化，达到粉尘、NOx和CO的同时净化。
6、 根据权利要求1，其特征在于可通过静电除尘，CO常温氧化、NOx的吸附/催化净 化和HC的吸附/催化净化，达到隧道空气中的粉尘、CO、 NOx和HC的同时净化。
7、 根据权利要求2，其特征在于隧道空气污染物中颗粒物的净化效率在60 99.9%;隧 道空气污染物中CO的净化效率在10 99%;隧道空气污染物中NOx的净化效率在10~99%; 隧道空气污染物中HC的净化效率在10 99%。
全文摘要
本发明提出了一种用于道路隧道空气污染物净化的方法，其特征在于包括用于颗粒物消除的静电除尘，用于一氧化碳(CO)净化的CO常温催化氧化，用于氮氧化合物(NOx)和碳氢化合物(HC)净化的吸附/催化净化为一体的道路隧道空气污染物净化方法。该方法可同时有效削减隧道空气中的颗粒物、CO、NOx和HC。
文档编号B01D53/86GK101530828SQ20091004742
公开日2009年9月16日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者何丹农, 刘晓辉, 卢冠忠, 叶国强, 炜 姚, 张志刚, 丽 王, 王筠松, 王艳芹, 耘 郭, 郭杨龙, 龚学庆 申请人:华东理工大学