本發(fā)明屬于一種汽車尾氣處理技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液及其制備方法。
背景技術(shù):
隨著人們生活水平的日漸提高,汽車成為人們生活中常用的交通工具,汽車尾氣污染也隨之成為社會廣為關(guān)注的問題,現(xiàn)今從能源上汽車主要分為汽油車和柴油車,汽油車hc,co等有害氣體排放量是柴油車的幾十倍,因此柴油車受到人們的喜愛,目前解決柴油機(jī)尾氣排放問題的方法有兩種,一種是egr+dpf技術(shù),另一種是nh3-scr選擇催化還原技術(shù);egr+dpf技術(shù)路線是采用控制缸內(nèi)燃燒溫度等手段,在機(jī)內(nèi)減少nox的生成,再利用dpf(pm捕集器)對生成的pm進(jìn)行后處理;nh3-scr技術(shù)是通過尿素溶液對nox在scr催化器上進(jìn)行催化還原,其原理為:在高溫下,尿素溶液氣化后分解產(chǎn)生還原效率高的nh3,
其中nh3在與nox反應(yīng)有以下4個反應(yīng):
nh3+no+o2——n2+h2o
nh3+no+no2——n2+h2o
no2+nh3——n2+h2o
nh3+o2——n2+h2o
然而使用egr+dpf技術(shù)需要對主機(jī)進(jìn)行改動,標(biāo)定復(fù)雜,對燃油及潤滑油品級要求高,燃油經(jīng)濟(jì)性差,催化器易堵塞,維護(hù)費用高,所以大部分歐洲國家選擇nh3-scr作為主流技術(shù)路線,但是使用nh3-scr技術(shù)需要大量消耗汽車尾氣處理液,提高了汽車使用成本,處理液主要成分尿素的消耗也會引起二次污染,另外,在使用nh3-scr技術(shù)時,催化劑使用了一段時間后,由于尾氣中的一些顆粒物和一些金屬離子附著在催化劑表面,會導(dǎo)致催化劑失效,影響催化效果,因此現(xiàn)有技術(shù)需要進(jìn)一步的改進(jìn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種可有效降低汽車尾氣中有害氣體排放量,綠色環(huán)保的含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液及其制備方法。
基于上述目的,本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
一種含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液,由以下重量份數(shù)的原料組成:去離子水60~65份,尿素30~35份,納米鉆石烯1~5份,表面活性劑0.1~2份。
進(jìn)一步的,所述的納米鉆石烯為改性的納米鉆石烯,由以下方法制得:
a.超聲波堿洗:將納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為50-60khz,堿液濃度為5%~15%的naoh溶液,堿洗溫度為35~50℃,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為50~70rpm,清洗20~40min;
b.超聲波水洗:將堿洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為50~60khz,攪拌速度為45~50rpm,攪拌時間為20~30min,取上層清液測量ph值,反復(fù)清洗直至ph=7;
c.酸洗活化:將經(jīng)過清洗后的納米鉆石稀加入酸洗液中常溫攪拌,所述的酸洗液濃度為15%~20%的硫酸溶液,酸洗溫度為50~60℃,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為20~25rpm,攪拌20~30min;
d.超聲波水洗:將酸洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為30~45khz,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為20-25rpm,攪拌8-10min,取上層清液測量ph值,反復(fù)清洗直至ph=7;
e.烘干:將d.超聲波水洗后的納米鉆石稀以3℃/min的速率逐步升溫到180~200℃,保溫3h后隨爐溫冷卻,然后密封儲存待用。
進(jìn)一步的,所述的納米鉆石烯粒度配比為50nm︰200nm︰250nm=(1-2)︰(2-3)︰(4-5)。
進(jìn)一步的,所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑,該陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑的重量份數(shù)比為1:1。
進(jìn)一步的,所述的陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉;所述的非離子表面活性劑為聚乙二醇辛基苯基醚。
進(jìn)一步的,所述的含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液的制備方法,,由以下步驟組成:
(1)將原料中一半的去離子水加入超聲波清洗機(jī)中,然后加入納米鉆石烯和陰離子表面活性劑,以50~60khz的頻率常溫分散20~30min,再加入非離子表面活性劑,以55~65khz的頻率常溫分散10~20min,制得納米鉆石烯水溶液;
(2)將尿素與原料中剩余一半的水在25℃~35℃的溫度下溶化,攪拌均勻,制成尿素溶液待用。
(3)將制成的納米鉆石烯水分散液與工業(yè)尿素溶液混合,攪拌至均勻,即制得柴油機(jī)尾氣處理液。
本發(fā)明能夠加快異氰酸(hnco)的分解速度,更快的釋放nh3,使催化反應(yīng)進(jìn)行的更充分,從而降低尿素的消耗,降低由于尿素的生產(chǎn)而造成的污染;納米鉆石烯具有層片狀結(jié)構(gòu),具有極大的比表面積,可以吸附尾氣中的一些顆粒物與金屬離子,防止催化劑失效,而且可以降低pm的排放;綠色環(huán)保、無污染。
具體實施方式
實施例1:
一種含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液,由以下重量份數(shù)的原料組成:去離子水60份,尿素30份,納米鉆石烯1份,十二烷基苯磺酸鈉0.05份,聚乙二醇辛基苯基醚0.05份;
所述的納米鉆石烯為改性的納米鉆石烯,由以下方法制得:
a.超聲波堿洗:將納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為50khz,堿液濃度為5%的naoh溶液,堿洗溫度為35℃,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為50rpm,清洗20min;
b.超聲波水洗:將堿洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為50khz,攪拌速度為45rpm,攪拌時間為20min,取上層清液測量ph值,反復(fù)清洗直至ph=7;
c.酸洗活化:將經(jīng)過清洗后的納米鉆石稀加入酸洗液中常溫攪拌,所述的酸洗液濃度為15%的硫酸溶液,酸洗溫度為50℃,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為20rpm,攪拌20min;
d.超聲波水洗:將酸洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為30khz,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為20rpm,攪拌8min,取上層清液測量ph值,反復(fù)清洗直至ph=7;
e.烘干:將d.超聲波水洗后的納米鉆石稀以3℃/min的速率逐步升溫到180℃,保溫3h后隨爐溫冷卻,然后密封儲存待用。
上述納米鉆石烯粒度配比為50nm︰200nm︰250nm=1︰2︰4。
所述的含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液的制備方法,由以下步驟組成:
(1)將原料中一半的去離子水加入超聲波清洗機(jī)中,然后加入納米鉆石烯和十二烷基苯磺酸鈉,以50khz的頻率常溫分散20min,再加入聚乙二醇辛基苯基醚,以55khz的頻率常溫分散10min,制得納米鉆石烯水溶液;
(2)將工業(yè)尿素與原料中剩余一半的水在25℃的溫度下溶化,攪拌均勻,制成工業(yè)尿素溶液待用。
(3)將制成的納米鉆石烯水分散液與工業(yè)尿素溶液混合,攪拌至均勻,即制得柴油機(jī)尾氣處理液。
實施例2:
一種含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液,由以下重量份數(shù)的原料組成:去離子水62份,尿素33份,納米鉆石烯3份,十二烷基苯磺酸鈉0.525份,聚乙二醇辛基苯基醚0.525份;
所述的納米鉆石烯為改性的納米鉆石烯,由以下方法制得:
a.超聲波堿洗:將納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為55khz,堿液濃度為10%的naoh溶液,堿洗溫度為42.5℃,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為60rpm,清洗30min;
b.超聲波水洗:將堿洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為55khz,攪拌速度為47rpm,攪拌時間為25min,取上層清液測量ph值,反復(fù)清洗直至ph=7;
c.酸洗活化:將經(jīng)過清洗后的納米鉆石稀加入酸洗液中常溫攪拌,所述的酸洗液濃度為17%的硫酸溶液,酸洗溫度為55℃,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為23rpm,攪拌25min;
d.超聲波水洗:將酸洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為35khz,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為22rpm,攪拌9min,取上層清液測量ph值,反復(fù)清洗直至ph=7;
e.烘干:將d.超聲波水洗后的納米鉆石稀以3℃/min的速率逐步升溫到190℃,保溫3h后隨爐溫冷卻,然后密封儲存待用。
上述納米鉆石烯粒度配比為50nm︰200nm︰250nm=1.5︰2.5︰4.5。
所述的含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液的制備方法,由以下步驟組成:
(1)將原料中一半的去離子水加入超聲波清洗機(jī)中,然后加入納米鉆石烯和十二烷基苯磺酸鈉,以55khz的頻率常溫分散25min,再加入聚乙二醇辛基苯基醚,以60khz的頻率常溫分散15min,制得納米鉆石烯水溶液;
(2)將工業(yè)尿素與原料中剩余一半的水在30℃的溫度下溶化,攪拌均勻,制成工業(yè)尿素溶液待用。
(3)將制成的納米鉆石烯水分散液與工業(yè)尿素溶液混合,攪拌至均勻,即制得柴油機(jī)尾氣處理液。
實施例3:
一種含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液,由以下重量份數(shù)的原料組成:去離子水65份,尿素35份,納米鉆石烯5份,十二烷基苯磺酸鈉1份,聚乙二醇辛基苯基醚1份;
所述的納米鉆石烯為改性的納米鉆石烯,由以下方法制得:
a.超聲波堿洗:將納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為60khz,堿液濃度為15%的naoh溶液,堿洗溫度為50℃,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為70rpm,清洗40min;
b.超聲波水洗:將堿洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為60khz,攪拌速度為50rpm,攪拌時間為30min,取上層清液測量ph值,反復(fù)清洗直至ph=7;
c.酸洗活化:將經(jīng)過清洗后的納米鉆石稀加入酸洗液中常溫攪拌,所述的酸洗液濃度為20%的硫酸溶液,酸洗溫度為60℃,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為25rpm,攪拌30min;
d.超聲波水洗:將酸洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機(jī)中,超聲波頻率為45khz,旋轉(zhuǎn)攪拌,攪拌速度為25rpm,攪拌10min,取上層清液測量ph值,反復(fù)清洗直至ph=7;
e.烘干:將d.超聲波水洗后的納米鉆石稀以3℃/min的速率逐步升溫到200℃,保溫3h后隨爐溫冷卻,然后密封儲存待用。
上述納米鉆石烯粒度配比為50nm︰200nm︰250nm=2︰3︰5。
所述的含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液的制備方法,由以下步驟組成:
(1)將原料中一半的去離子水加入超聲波清洗機(jī)中,然后加入納米鉆石烯和十二烷基苯磺酸鈉,以60khz的頻率常溫分散30min,再加入聚乙二醇辛基苯基醚,以65khz的頻率常溫分散20min,制得納米鉆石烯水溶液;
(2)將工業(yè)尿素與原料中剩余一半的水在35℃的溫度下溶化,攪拌均勻,制成工業(yè)尿素溶液待用。
(3)將制成的納米鉆石烯水分散液與工業(yè)尿素溶液混合,攪拌至均勻,即制得柴油機(jī)尾氣處理液。
試驗例1:
根據(jù)gb29518-2013對使用實施例1的方法所制備的含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液進(jìn)行檢測,結(jié)果如下表1所得:
由上表1可知,含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
試驗例2:
根據(jù)gb19756-2005使用儀器為infralyteld柴油機(jī)專用排放分析儀對經(jīng)過實施例1所制備的含納米鉆石烯的柴油機(jī)尾氣處理液處理過的尾氣中co、hc、nox和pm的含量進(jìn)行檢測,其檢測結(jié)果如下表2所示:
由上表2可知,添加納米鉆石烯后的柴油機(jī)尾氣處理液相對于未添加納米鉆石烯柴油機(jī)尾氣處理液在處理的有害氣體后,其有害氣體co、hc、nox和pm的含量大量的減少,然而過量的添加納米鉆石烯會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本增加,因此所添加的納米鉆石烯為1~5份時,最為適宜。