一种分离式汽车尾气净化装置的制作方法

本发明涉及尾气净化装置领域，特别涉及一种分离式汽车尾气净化装置。

背景技术：

尾气净化装置一般结构是涂有贵金属催化剂的金属蜂窝载体，工作原理是当高温尾气通过净化器时，hc,co和颗粒物在催化剂和高温的作用下和氧气发生化学反应成为无毒的水和二氧化碳，lpg和cng发动机使用三元催化器来去除hc,co和nox，柴油发动机采用氧化催化器(doc)，直通式免维护柴油机尾气微粒过滤器(ftf)和壁流式柴油机尾气微粒过滤器(dpf）来去除hc,co和颗粒物。也采用scr系统来去除nox。直通式免维护柴油机尾气微粒过滤器（ftf)能去除60-80%的黑烟，95%的柴油机尾气臭味，99%的co，现在常用的是用尿素水溶液和氨气做还原剂，通过催化剂，把氮氧化物还原成氮气。

现有技术采用普遍采用三元催化器，起到净化一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物的作用，但是，这种技术不能除去苯和固体颗粒以及其他有害物，不能相对完全的避免排放有害气体。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种分离式汽车尾气净化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分离式汽车尾气净化装置，包括外壳，所述外壳左端固定安装有套口，所述外壳右端固定安装有消音器，所述外壳上方左侧可拆卸安装有小型电源，所述小型电源右侧外壳上方固定安装有控制器，所述控制器右侧外壳上方固定安装有小型水箱，所述外壳下方左侧固定安装有冷凝物收集器，所述外壳下方中间偏左处固定安装有固体收集器，所述外壳下方右侧固定安装有反应物收集器，所述外壳内部左端固定安装有氧传感器，所述氧传感器右侧固定安装有冷凝器，所述冷凝器右侧下方固定安装有滤清器，所述滤清器上方固定安装有清洗器，所述滤清器内部左侧固定安装有活性炭罐，所述滤清器右侧固定安装有高密过滤膜，所述滤清器右侧下方固定安装有ph控制器，所述ph控制器上方左侧固定安装有第一反应箱，所述第一反应箱上方固定安装有加热器，所述加热器上方固定安装有尿素水溶液存储罐，所述第一反应箱右侧ph控制器中部固定安装有第二反应箱，所述第二反应箱与尿素水溶液存储罐固定连接，所述外壳内部右端ph控制器上方固定安装有催化器。

优选的，所述外壳内壁涂有隔热涂层。

优选的，所述尿素水溶液存储罐上方外壳表面处开设有加液口。

优选的，所述尿素水溶液存储罐下方加热器和第二反应箱处设置有电控阀门。

优选的，所述反应物收集器内部设置有三个隔间。

所述催化器内置有pva-co-pe纳米纤维气凝胶负载ni2p净化催化剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明通过在装置的外壳内部设置氧传感器，测定尾气中的氧气含量并传递到控制器，使控制器可以控制催化剂使用量，使尾气能得到最大程度的转化和净化，通过在装置的外壳内部设置滤清器，在装置净化尾气时，进行两步渐进式过滤，有效的将固体颗粒从尾气中分离，通过在装置的外壳内部设置ph控制器，使在进行反应时的ph值能得到控制，以防止反应不完全导致的尾气得不到完全净化，通过在尿素水溶液存储罐下方左侧设置加热器，使尿素水溶液经高温变为氨气再和汽车尾气进行反应，可以初步处理氮氧化合物，尿素水溶液存储罐下方右侧设置第二反应箱，可以将尾气中的二氧化硫吸收，通过设置加液口，使尿素水溶液可以从外界得到补充，能有效的保持反应进行，通过设置电控阀门，使尿素水溶液的释放量可以得到控制，通过设置消音器，使汽车排放尾气时的声音有效减小，催化器内置有pva-co-pe纳米纤维气凝胶负载ni2p净化催化剂，能够提高氮氧化合物的转化率，对尾气具有优异的催化净化效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖视图。

图中：1-小型水箱；2-控制器；3-小型电源；4-套口；5-外壳；6-固体收集器；7-冷凝物收集器；8-消音器；9-反应物收集器；10-清洗器；11-高密过滤膜；12-滤清器；13-活性炭罐；14-冷凝器；15-氧传感器；16-尿素水溶液存储罐；17-加热器；18-第一反应箱；19-第二反应箱；20-催化器；21-ph控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种分离式汽车尾气净化装置，包括外壳5，所述外壳5左端固定安装有套口4，所述外壳5右端固定安装有消音器8，所述外壳5上方左侧可拆卸安装有小型电源3，所述小型电源3右侧外壳5上方固定安装有控制器2，所述控制器2右侧外壳5上方固定安装有小型水箱1，所述外壳5下方左侧固定安装有冷凝物收集器7，所述外壳5下方中间偏左处固定安装有固体收集器6，所述外壳5下方右侧固定安装有反应物收集器9，所述外壳5内部左端固定安装有氧传感器15，所述氧传感器15右侧固定安装有冷凝器14，所述冷凝器14右侧下方固定安装有滤清器12，所述滤清器12上方固定安装有清洗器10，所述滤清器12内部左侧固定安装有活性炭罐13，所述滤清器12右侧固定安装有高密过滤膜11，所述滤清器12右侧下方固定安装有ph控制器21，所述ph控制器21上方左侧固定安装有第一反应箱18，所述第一反应箱18上方固定安装有加热器17，所述加热器17上方固定安装有尿素水溶液存储罐16，所述第一反应箱18右侧ph控制器21中部固定安装有第二反应箱19，所述第二反应箱19与尿素水溶液存储罐16固定连接，所述外壳5内部右端ph控制器21上方固定安装有催化器20。

所述外壳5内壁涂有隔热涂层，防止温度传导造成收集器中的反应物进行再反应；所述尿素水溶液存储罐16上方外壳5表面处开设有加液口，使尿素水溶液可以从外界得到补充，能有效的保持反应进行；所述尿素水溶液存储罐16下方加热器17和第二反应箱19处设置有电控阀门，使尿素水溶液的释放量可以得到控制；所述反应物收集器9内部设置有三个隔间，将第一反应箱18、第二反应箱19和催化器20反应后的产物分隔收集，避免互相进行再反应。

工作原理：工作时，在装置进行工作时，小型电源3向各用电部件供电，尾气从左侧进入装置，氧传感器15测定尾气中的氧气含量并转换成电信号传递到控制器2进行催化剂的用量控制，之后尾气再进入冷凝器14，苯通过冷凝从尾气中分离并被收集到冷凝收集器7中，尾气进入滤清器12中，活性炭罐13将固体大颗粒过滤下来，再通过高密过滤膜11将固体小颗粒从尾气中分离，清洗器10从小型水箱1中得到液态水将固体颗粒洗到固体收集器6中，尾气再进入第一反应箱18中，控制器2控制加热器17将尿素水溶液加热成氨气并导入第一反应箱中18，进行反应除去氮氧化物，反应过后的气体进入第二反应箱19中，控制器2控制电控阀门打开将尿素水溶液适当释放进入第二反应箱19中，尾气与其反应除去二氧化硫，最后尾气进入催化器20，进行第二段的尾气处理，对一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物进行再反应，第一反应箱18、第二反应箱19和催化器20进行反应时，ph控制器21持续控制ph值，保证反应的完全进行，最后的反应物被收集进反应物收集器9中，净化后的尾气从装置右端排出。

所述催化器20内置有pva-co-pe纳米纤维气凝胶负载ni2p净化催化剂，其是以热塑性聚合物纳米纤维气凝胶为载体,通过化学沉积的方法将镍磷纳米颗粒沉积于结构稳定的气凝胶材料的纤维表面,载体具有极高的比表面积和孔隙率,对尾气中的氮氧化合物有很好的催化效果,不仅解决了传统方法所制非负载型尾气净化催化剂带来的催化剂和反应物、生成物的难以分离问题,避免了在尾气处理中带来的二次污染，有效阻止了废物气体的排放；此外，通过优化催化材料制备工艺中原料的配比组成，严格控制合成后催化材料的比表面积、空间结构以及或活性位数目，使得于ni2p均匀的负载在pva-co-pe纳米纤维气凝胶的内外表面，提高氮氧化合物的转化率，对尾气具有优异的催化净化效果。

其催化剂具体的制备方法如下：

实施例1

一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为30:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为30:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.07mol/l）,保证浴比为10:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到pva-co-pe纳米纤维气凝胶负载ni2p尾气净化催化剂。

所述的pva-co-pe纳米纤维气凝胶制备方法如下：

步骤1、将1kg的聚乙烯醇一乙烯共聚物（pva-co-pe）与4kg的醋酸丁酸纤维素进行均匀混合,在加工温度为170℃的双螺杆挤出机中进行挤出、造粒,得到pva-co-pe/cab复合材料；

步骤2、将pva-co-pe/cab复合材料经熔融纺丝机进行牵伸,纺丝,得到复合纤维；将复合纤维在60℃的丙酮中回流72h萃取醋酸丁酸纤维素,将萃取醋酸丁酸纤维素后的复合纤维进行常温干燥,制备得到平均直径为200nm的pva-co-pe纳米纤维；取0.5gpva-co-pe纳米纤维分散于20ml的水和的30ml叔丁醇的混合溶液中,充分搅拌分散得到纳米纤维悬浮液；

步骤3、取0.1g聚乙烯醇，在80℃下搅拌充分溶解于10ml的水中，制备得到质量浓度为1%的聚乙烯醇粘合剂溶液；

步骤4、将步骤3制备的聚乙烯醇粘合剂溶液加入到步骤2制备的纳米纤维悬浮液中,混合均匀，置于容器模板中,在-30℃下冷冻,干燥,即可得到pva-co-pe纳米纤维气凝胶。

上述敏化液配制方法：取10g氯化亚锡（sncl2）,质量浓度为38%的30ml盐酸溶液,加入到1l去离子水中；

上述活化液配制方法：取0.25g氯化钯（pdcl2）,质量浓度为38%的20ml盐酸溶液,加入到1l去离子水中。

实施例2

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为10:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为10:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.07mol/l）,保证浴比为10:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到pva-co-pe纳米纤维气凝胶负载ni2p尾气净化催化剂。

其余步骤同实施例1。

实施例3

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为20:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为20:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.07mol/l）,保证浴比为10:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到尾气净化催化剂。其余步骤同实施例1。

实施例4

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为30:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为30:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.7mol/l）,保证浴比为10:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到pva-co-pe纳米纤维气凝胶负载ni2p尾气净化催化剂。其余步骤同实施例1。

实施例5

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为30:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为30:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.07mol/l）,保证浴比为20:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到尾气净化催化剂。其余步骤同实施例1。

实施例6

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为30:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为30:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.07mol/l）,保证浴比为30:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到尾气净化催化剂。其余步骤同实施例1。

实施例7

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为50:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为30:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.07mol/l）,保证浴比为10:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到pva-co-pe纳米纤维气凝胶负载ni2p尾气净化催化剂。其余步骤同实施例1。

实施例8

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为30:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为50:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.07mol/l）,保证浴比为10:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到尾气净化催化剂。其余步骤同实施例1。

实施例9

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为30:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为30:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.01mol/l）,保证浴比为30:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到尾气净化催化剂。其余步骤同实施例1。

实施例10

步骤1、将pva-co-pe纳米纤维气凝胶浸入敏化液中,保证浴比为15:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的纳米纤维气凝胶；

步骤2、再将敏化的纳米纤维气凝胶浸入配置的活化液中,保证浴比为15:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米纤维气凝胶；

步骤3、最后将活化的纳米纤维气凝胶浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.07mol/l）,保证浴比为10:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到催化剂。其余步骤同实施例1。

实施例11

步骤1、将si—na-lta纳米材料浸入敏化液中,保证浴比为30:1,在20℃下振荡吸附3分钟后取出,得到敏化的si—na-lta纳米材料；

步骤2、再将敏化的si—na-lta纳米材料浸入配置的活化液中,保证浴比为30:1,然后用去离子水清洗,在20℃下振荡吸附2分钟后取出,得到活化的纳米si—na-lta纳米材料；

步骤3、最后将活化的纳米si—na-lta纳米材料浸入50℃的镍浴中反应（ni²⁺浓度0.07mol/l）,保证浴比为10:1,然后在恒温下振荡15反应分钟后取出,分别用去离子水和乙醇漂洗3次,最后在50℃下烘干,得到si—na-lta纳米材料负载ni2p尾气净化催化剂。其余步骤同实施例1。

所述的si—na-lta纳米材料制备方法如下：

步骤1、将200g粒径为30nm的纳米氧化硅投入到水溶液中,在20℃下以3000rpm的搅拌速度机械搅拌15min后,得到纳米氧化硅的水分散液；向得到的纳米氧化硅的水分散液中加入15g改性剂l一硫代水杨酸,在80℃温度下,3000rpm的转速下搅拌,得到改性纳米氧化硅悬浮液；将所得的悬浮液进行喷雾干燥,喷雾干燥的转速为16000rpm,喷雾干燥的温度为100℃,得到有机酸化纳米硅；

步骤2、将300g的有机酸化纳米硅和100gna-lta沸石粉末,在500℃下活化,分散到的10l乙醇中,球磨之后将复合物和乙醇的混合物转移到装有2l氨水的的三口烧瓶中,将温度升高到60℃,加热1h,然后加入的1l的teos，继续搅拌6，将得到的浆料过滤,用乙醇洗涤3次,最后得到si—na-lta纳米材料。

对照例1

与实施例1不同点在于：pva-co-pe纳米纤维气凝胶制备的步骤1中，用将10kg的聚乙烯醇一乙烯共聚物（pva-co-pe）与4kg的醋酸丁酸纤维素进行均匀混合，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例2

与实施例1不同点在于：pva-co-pe纳米纤维气凝胶制备的步骤1中，将5kg的聚乙烯醇一乙烯共聚物（pva-co-pe）与4kg的醋酸丁酸纤维素进行均匀混合，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例3

与实施例1不同点在于：pva-co-pe纳米纤维气凝胶制备的步骤2中，取1.5gpva-co-pe纳米纤维分散于20ml的水和的30ml叔丁醇的混合溶液中，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例4

与实施例1不同点在于：pva-co-pe纳米纤维气凝胶制备的步骤2中，取5gpva-co-pe纳米纤维分散于20ml的水和的30ml叔丁醇的混合溶液中，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例5

与实施例1不同点在于：pva-co-pe纳米纤维气凝胶制备的步骤3中，取1g聚乙烯醇，在80℃下搅拌充分溶解于10ml的水中，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例6

与实施例1不同点在于：pva-co-pe纳米纤维气凝胶制备的步骤3中，取5g聚乙烯醇，在80℃下搅拌充分溶解于10ml的水中，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例7

与实施例1不同点在于：敏化液制备的步骤中，取5g氯化亚锡（sncl2）,质量浓度为38%的30ml盐酸溶液,加入到1l去离子水中，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例8

与实施例1不同点在于：敏化液制备的步骤中，取1g氯化亚锡（sncl2）,质量浓度为38%的30ml盐酸溶液,加入到1l去离子水中，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例9

与实施例1不同点在于：活化液制备步骤中，取0.5g氯化钯（pdcl2）,质量浓度为38%的20ml盐酸溶液,加入到1l去离子水中，其余步骤与实施例1完全相同。

对照例10

与实施例1不同点在于：活化液制备步骤中，取1.5g氯化钯（pdcl2）,质量浓度为38%的20ml盐酸溶液,加入到1l去离子水中，其余步骤与实施例1完全相同。

通过将内置催化剂的催化器装填到尾气排放装置中，检测尾气中氮氧化合物浓度（一氧化氮和二氧化氮之和），装填量500g，反应温度500℃，空速ghsv为50000/h，利用化学发光式氮氧化物分析仪测定催化反应气，结果如表所示。

催化剂的反应结果

实验结果表明以热塑性聚合物纳米纤维气凝胶为载体,通过化学沉积的方法将镍磷纳米颗粒沉积于结构稳定的气凝胶材料的纤维表面,载体具有极高的比表面积和孔隙率,对尾气中的氮氧化合物有很好的催化效果，在反应条件不变时，氮氧化物净化率越高，催化性能越好，反之越差；pva-co-pe和敏化液的浴比为30:1，其他配料固定，氮氧化物转化效果最好，实施例1至实施例10分别改变催化剂主要原料的组成和配比，对催化剂的催化性能有不同的影响，值得注意的是实施例11加入了si—na-lta纳米材料，氮氧化物净化率明显提高，说明si—na-lta对催化材料的结构活性有更好的优化作用；对照例1至对照例2改变了pva-co-pe与醋酸丁酸纤维素的配比，其他步骤完全相同，导致催化剂的结构发生变化，氮氧化物净化率明显降低；对照例3和对照例4改变pva-co-pe悬浮液纳米纤维的用量，净化率也不高；对照例5和对照例6调节聚乙烯醇的用量，聚乙烯醇越多，氮氧化物净化率越低；对照例7至对照例10，改变氯化亚锡和氯化钯质量比，效果依然不好，说明氯化亚锡和氯化钯质量比的控制很重要；因此使用本发明制备的催化剂对汽车尾气具有优异的净化效果。可见采用本发明的催化器采用pva-co-pe纳米纤维气凝胶负载ni2p净化催化剂具有非常好的尾气净化效果。