本技術(shù)涉機(jī)動(dòng)車排氣凈化領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種環(huán)保低溫車用尾氣處理液及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著空氣污染問題的日益突出和汽車數(shù)量的迅速增加，汽車排放的廢氣已成為城市大氣環(huán)境污染的主要污染源之一。汽車尾氣中的有害物質(zhì)主要有co、nox和hc，多環(huán)芳烴(pah)以及懸浮物(spm)等。nox和hc在大氣中經(jīng)過一系列的光化學(xué)反應(yīng)，易生成臭氧等多種氧化性很強(qiáng)的物質(zhì)，形成光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧不僅嚴(yán)重危害人的健康，而且會(huì)對(duì)動(dòng)植物和各種材料造成嚴(yán)重破壞。伴隨著環(huán)保制度越來越嚴(yán)，車用尾氣處理液也逐漸成了國(guó)六柴油車司機(jī)的剛需品，車用尾氣處理液俗稱為：汽車尿素、車用尿素、汽車環(huán)保尿素、車用脫硝劑，而叫的最普遍的就是車用尿素。

2、目前車用尿素溶液一般由32.5％高純尿素和67.5％的超純水組成。這個(gè)濃度的尿素溶液結(jié)晶點(diǎn)最低，在低于-11℃的時(shí)候會(huì)結(jié)晶，為此，市面出現(xiàn)了防凍型車用尿素溶液。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮閏n201710409586.0的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)文件，公開了一種具有低溫性能的柴油車用尿素溶液，由組分a、組分b、組分c和組分d組成；所述組分a為高純水，組分b為尿素，組分c為乙醇胺和/或二乙醇胺，組分d為小分子液體醇類物質(zhì)；各組分的重量份數(shù)為：組分a?40～70份、組分b?20～35份、組分c?5～25份和組分d?5～40份。

4、上述車用尿素溶液中加入了小分子液體醇胺物質(zhì)和小分子液體醇類物質(zhì)，能夠得到冰點(diǎn)低于-(18～35)℃的車用尿素產(chǎn)品，適用于東北地區(qū)寒冷季節(jié)使用。但是，由于所采用的小分子液體醇類物質(zhì)，如乙醇、甲醇、乙二醇等，具有較強(qiáng)的揮發(fā)性和易燃易爆性質(zhì)，因此在實(shí)際加工過程中存在這較大的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了增加車用尿素溶液的低溫使用性能，且提高使用安全性，本技術(shù)提供一種環(huán)保低溫車用尾氣處理液及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種環(huán)保低溫車用尾氣處理液，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種環(huán)保低溫車用尾氣處理液，包括以下重量百分比的原料：車用級(jí)高純尿素32.5％、聚乙二醇3-5％、甘油2-3.5％、十八醇聚氧乙烯醚5-6.5％、細(xì)菌纖維素氣凝膠納米粉末6.5-10％，余量為超純水。

4、通過采用上述技術(shù)方案，使用甘油、聚乙二醇、十八醇聚氧乙烯醚等作為降低尾氣處理液冰點(diǎn)的有效成分，其中甘油具有良好的穩(wěn)定性和安全性，能有效降低尿素溶液的冰點(diǎn)，并且不會(huì)對(duì)車輛和scr系統(tǒng)造成損害，而且還具有一定的潤(rùn)滑作用，有助于減少尿素溶液的結(jié)晶和堵塞現(xiàn)象；十八醇聚氧乙烯醚具有較高的表面活性，使尾氣處理液霧化效果更好，尿素更易分解，降低尾氣處理液結(jié)晶現(xiàn)象的產(chǎn)生；聚乙二醇的分子結(jié)構(gòu)內(nèi)存在大量的氫鍵和范德華力，這些力使得聚乙二醇分子在水中形成一種穩(wěn)定的包合結(jié)構(gòu)，這種包合結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙水分子的運(yùn)動(dòng)，從而降低溶液的冰點(diǎn)；細(xì)菌纖維素是一種天然納米材料，結(jié)構(gòu)組成為結(jié)構(gòu)組成為b-d-葡萄糖單體通過b-1，4糖苷鍵連接，具有生物可降解的特性，這種超微、超純的纖維素，具有超精細(xì)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、大量的納米級(jí)孔徑分布、大的比表面積和大量的表面羥基，將其制成氣凝膠納米粉末后，由于納米粒子具有尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，表面能較高，溶液與水分子發(fā)生相互通，能有效阻止冰晶的形成，從而影響尿素溶液的冰點(diǎn)。

5、可選的，所述細(xì)菌纖維素氣凝膠納米粉末的制法如下：

6、將三聚氰胺加入到甲醛溶液中，升溫至60-65℃，攪拌溶解后，升溫至95-100℃，加入瓊脂糖，攪拌溶解后降溫至55-60℃，加入細(xì)菌纖維素和g-c3n4，攪拌后得到混合凝膠，細(xì)菌纖維素、瓊脂糖和g-c3n4的質(zhì)量比為12∶0.6-0.7∶0.3-0.5；

7、將混合凝膠靜置老化、無水乙醇置換溶劑、二氧化碳超臨界干燥、粉碎，制得細(xì)菌纖維素氣凝膠納米粉末。

8、通過采用上述技術(shù)方案，細(xì)菌纖維素是一種天然多糖聚合物，其具有纖維狀結(jié)構(gòu)，可以形成高度纏繞的網(wǎng)絡(luò)，具有豐富的孔隙，瓊脂糖具有大量的羥基、網(wǎng)狀纏結(jié)結(jié)構(gòu)、無毒、易降解等優(yōu)點(diǎn)，因此細(xì)菌纖維素可以與瓊脂糖形成半互穿網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)細(xì)菌纖維素富含大量的羥基極性基團(tuán)，可以與瓊脂糖分子形成分子間氫鍵，也可以自行形成分子內(nèi)氫鍵，g-c3n4(石墨相氮化碳)具有無毒環(huán)保，對(duì)環(huán)境又好、制備原材料方法簡(jiǎn)單，成本低的優(yōu)點(diǎn)，而且其具有比二氧化碳更窄的禁帶寬度，使其能夠吸收的光譜范圍更大，光催化效率更高，在各種光輻射的作用下，g-c3n4材料表面能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將有害氣體降解為小分子有機(jī)物、水和二氧化碳等無害物質(zhì)，可以通過吸收光能并產(chǎn)生活性氧自由基，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣中一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸锏鹊慕到夂娃D(zhuǎn)化，而且細(xì)菌纖維素和瓊脂糖形成的互穿網(wǎng)絡(luò)能包覆在g-c3n4上，由此獲得的混合凝膠具有多孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)過超臨界干燥為混合凝膠提供了相互關(guān)聯(lián)的氣孔網(wǎng)絡(luò)，有利于其他分子的傳輸和吸附，微孔結(jié)構(gòu)使氣體分子能夠通過范德華力和靜電相互作用經(jīng)歷顯著的氣固相互作用，增加尾氣撞擊處理液并被捕獲的可能性，這有助于提高對(duì)尾氣的吸附能力，此外，增加的比表面積和微孔體積可能會(huì)提供更大的接觸面積并增加暴露的吸附位點(diǎn)的數(shù)量，介孔/大孔可作為氣體擴(kuò)散通道，促進(jìn)尾氣滲透和傳質(zhì)，提高擴(kuò)散效率，并通過擴(kuò)散和吸附過程中，達(dá)到最大化的凈化效果。

9、可選的，所述g-c3n4經(jīng)過以下改性預(yù)處理：將硝酸銀加入到去離子水中，攪拌至完全溶解，加入g-c3n4和γ-al2o3，超聲均勻后，烘干，在500-550℃下焙燒1.5-2h，γ-al2o3、硝酸銀和g-c3n4和質(zhì)量比為10∶0.3-0.5∶0.1-0.3。

10、通過采用上述技術(shù)方案，為進(jìn)一步提高g-c3n4降解尾氣的時(shí)效，利用硝酸銀和y-al2o3進(jìn)行預(yù)處理，硝酸銀在高溫下煅燒，分解產(chǎn)生銀、氧氣和氮?dú)?，氣體的產(chǎn)生能增加g-c3n4的孔隙率，使其呈現(xiàn)多孔狀，增加其比表面積和吸附性能，改善其對(duì)尾氣中氮氧化物的處理效率，而且銀/γ-al2o3復(fù)合物能以尾氣中的碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑，通過催化還原反應(yīng)來凈化氮氧化物，而且顯著促進(jìn)了對(duì)尾氣中碳?xì)浠衔锏幕罨岣吡说趸镞€原效果，碳?xì)浠衔镌赼g/al2o3催化劑作用下的氧化過程可分為部分氧化階段和完全氧化階段，在部分氧化階段，γ-al2o3主要促進(jìn)了碳?xì)浠衔镂交罨纱姿犷愇锓N，醋酸類物種能夠快速與氮氧化物吸附活化物種發(fā)生反應(yīng)，并生成n2和h2o；完全氧化階段，碳?xì)浠衔飫t主要轉(zhuǎn)化成碳酸類物種，其并不參與hc-scr反應(yīng)，在負(fù)載ag以后，由于活性物種ag+的作用，碳?xì)浠衔锊糠盅趸玫竭M(jìn)一步促進(jìn)并形成更多的醋酸類物種，從而顯著提升碳?xì)浠衔镞€原氮氧化物的性能。

11、可選的，所述尾氣處理液中還添加有5-8％的低溫輔助劑，所述低溫輔助劑的制法如下：

12、將殼聚糖溶解在冰醋酸溶液中，加入透明質(zhì)酸鈉，攪拌制得透明溶液，離心，棄去上清液，制得水凝膠，殼聚糖和透明質(zhì)酸鈉的質(zhì)量比為1：1；

13、將沸石加入到去離子水中，超聲形成懸浮液，加入氯化鈉，抽真空并保壓20-30min，真空干燥，制得改性沸石，沸石和氯化鈉的質(zhì)量比為1：0.1-0.2；

14、向水凝膠中添加植酸溶液和改性沸石，混合均勻后，冷凍干燥，粉碎，制得低溫輔助劑。

15、通過采用上述技術(shù)方案，殼聚糖是目前自然界唯一的天然陽離子多糖，含有游離的氨基，具有優(yōu)異的生物降解性，透明質(zhì)酸鈉是一種天然的高分子聚合物，有很好的潤(rùn)濕性，而且透明質(zhì)酸鈉分子鏈的一側(cè)暴露著大量羥基，使其具有很強(qiáng)的親水性，可以與質(zhì)子化殼聚糖鏈上的氨基結(jié)合，通過靜電相互作用形成物理交聯(lián)水凝膠，該水凝膠具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且較為均勻，在尾氣處理液中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻止冰晶的擴(kuò)展，分子鏈上帶有許多親水基團(tuán)，可以與水分子形成氫鍵，從而在溶液中形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以有效的阻止冰晶的擴(kuò)展，降低冰點(diǎn)，提高抗凍性，而且這些聚合物還具有增稠、懸浮和乳化等性能。

16、沸石粉是一種硅鋁酸鹽類礦物，具有獨(dú)特的骨架結(jié)構(gòu)，其具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，可以更好的對(duì)有效成分進(jìn)行負(fù)載，因此利用其多孔結(jié)構(gòu)負(fù)載氯化鈉，沸石粉均屬于負(fù)熱膨脹物質(zhì)，在低溫環(huán)境下沸石粉的孔隙變大，對(duì)氯化鈉的快速釋放具有較好的促進(jìn)作用，氯化鈉屬于氯鹽，能降低水的冰點(diǎn)，而且沸石摻入有效降低冰點(diǎn)，延緩了凍結(jié)的過程，對(duì)尾氣處理液在低負(fù)溫環(huán)境下的抗凍性起到了積極的影響，而且沸石被嵌入到網(wǎng)絡(luò)中，以提高水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度；植酸作為一種生物質(zhì)物質(zhì)，具有六個(gè)磷酸基團(tuán)，具有豐富的氫鍵供體和受體，可以通過氫鍵相互作用與水分子結(jié)合，并影響水凝膠中水的結(jié)晶，進(jìn)而有效增強(qiáng)水凝膠的抗凍性，即使在-30℃，仍能保持良好的柔韌性，能夠進(jìn)行扭轉(zhuǎn)和拉伸，而且植酸還能與甘油起到配合作用，它們之間的氫鍵相互作用，以及植酸與殼聚糖之間的靜電相互作用，能使水凝膠具有微裂紋修復(fù)效果，從而改善了抗低溫效果。

17、可選的，所述植酸溶液、改性沸石與殼聚糖的質(zhì)量比為3-3.2：0.3-0.5：1。

18、通過采用上述技術(shù)方案，隨著植酸溶液和改性沸石的加入，水凝膠的抗凍性能和恢復(fù)性能逐漸加強(qiáng)，防低溫結(jié)晶損害的效果更強(qiáng)，低溫穩(wěn)定性更好。

19、可選的，所述殼聚糖的分子量為100kda，透明質(zhì)酸鈉的分子量為97kda。

20、通過采用上述技術(shù)方案，以上分子量的殼聚糖和透明質(zhì)酸鈉能形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加均勻、孔洞較大、孔壁較薄的水凝膠。

21、可選的，所述植酸溶液的濃度為65-70wt％。

22、通過采用上述技術(shù)方案，植酸分子會(huì)與水分子發(fā)生相互作用，形成植酸水溶液，隨著植酸濃度的增加，溶液中的溶質(zhì)分子數(shù)量增多，對(duì)溶劑分子間有序排列的破壞作用增強(qiáng)，從而導(dǎo)致溶液的冰點(diǎn)逐漸降低。

23、可選的，所述沸石的比表面積為400-420m2/g。

24、通過采用上述技術(shù)方案，較大比表面積的沸石粉具有較強(qiáng)的吸附能力，對(duì)氯化鈉的吸附能力更強(qiáng)。

25、可選的，所述聚乙二醇為聚乙二醇200。

26、通過采用上述技術(shù)方案，分子量較低的聚乙二醇在水中更容易形成包合結(jié)構(gòu)，因此可能在降低冰點(diǎn)方面表現(xiàn)出更好的效果。

27、第二方面，本技術(shù)提供一種環(huán)保低溫車用尾氣處理液的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

28、一種環(huán)保低溫車用尾氣處理液的制備方法，包括以下步驟：

29、將超純水加熱至30-35℃，持續(xù)攪拌下加入車用級(jí)高純尿素，加熱至38-40℃，攪拌溶解，在38-40℃下加入聚乙二醇和甘油，攪拌均勻后，加入十八醇聚氧乙烯醚和細(xì)菌纖維素氣凝膠納米粉末，攪拌均勻后過濾，制得尾氣處理液。

30、通過采用上述技術(shù)方案，將超純水加熱后加入車用級(jí)高純尿素，能便于其溶解，制備方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)，而且組成簡(jiǎn)單，成分更加安全。

31、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

32、1、由于本技術(shù)采用細(xì)菌纖維素氣凝膠納米粉末、聚乙二醇、甘油、十八醇聚氧乙烯醚等組分制備尾氣處理液，納米粉末由于具有較大的比表面積且含有大量的表面羥基，表面能較高，能與水分子發(fā)生相互作用，阻止冰晶的生成，十八醇聚氧乙醚則增大尾氣處理液的表面活性，改善尾氣霧化效果，而聚乙二醇和甘油也能進(jìn)一步降低尾氣處理液的冰點(diǎn)，增強(qiáng)低溫適用性。

33、2、本技術(shù)中優(yōu)選采用細(xì)菌纖維素、瓊脂糖、g-c3n4等原料混合，通過超臨界干燥制成氣凝膠粉末，改善氣凝膠粉末的孔隙率，增大對(duì)尾氣的吸附量，而且增加羥基含量，進(jìn)一步增強(qiáng)耐低溫性。

34、3、本技術(shù)中優(yōu)選在尾氣處理液中添加由殼聚糖、透明質(zhì)酸鈉、沸石、氯化鈉等成分制成的低溫輔助劑，改善對(duì)冰晶的阻礙效果，增加尾氣吸附能力。