《解决汽车尾气污染的PM2.5吸附车的研究报告》

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附件九：技术研发报告-2
　　《解决汽车尾气污染的PM2.5吸附车的研究报告》
　　大幅度减少汽车尾气污染的釜底抽薪之法
　　首先让我们看一个《北京日报》2015-03-23 16:50分的报道：如下
　　这个报道中的最关键的一段我们改成红色字体，以引起重视（编者按）
　　欧洲又遭雾霾袭击存警示
　　2015-03-23 16:50 来源：北京日报编辑：顾家涛中医养生
　　过去一周，欧洲多地持续遭遇强雾霾袭击，英国伦敦重拾“雾都”的帽子，法国巴黎著名地标埃菲尔铁塔几近“消失”……持续的雾霾天气，引发欧洲民众普遍焦虑，同时也使雾霾再次成为全球性关注的话题。
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　　作为此次雾霾的重灾区，英法两国如临大敌。英国环境部向民众紧急发出健康警告，特别提醒患有心脏、肺部疾病和哮喘病的市民，症状可能会加重。巴黎市政当局则采取了包括车辆限行、限速等一系列紧急措施。
　　去年三四月间，英法等欧洲国家曾遭遇2007年以来最严重的一场雾霾袭击。巴黎大区连续近一周空气污染指数超过警戒线，英国有160多万人因“毒雾”而哮喘发作。
　　此次雾霾再袭欧洲警示人们，雾霾不是某一个国家或某一个地区的“专利”，它是一个全球性问题，任何国家都不可能独善其身，需要各国联手共同应对。
　　据英国环境部统计，英国每年大约发生5次严重的空气污染。污染物中，约34%来自国外，而英国产生的污染物，也有77%飘到国外。去年，伦敦曾遭遇沙尘暴袭击，漫天黄沙甚至从非洲撒哈拉沙漠远道而来。
　　“空气污染并不尊重国界，我们需要共同应对。整个欧洲都需要实施更加严格的空气质量标准，促使各国政府限制污染物的排放，”英国议员凯瑟琳?比尔德说。她正代表英国参加欧盟新的空气质量法案的拟定工作。
　　此次雾霾再袭欧洲，提醒人们“治霾”之路的长期性和艰巨性。欧盟从上世纪70年代早期开始着手治理空气污染，主要措施包括控制有害物质排放、改善燃料质量、把环境保护要求整合进入交通运输和能源行业等。这些措施虽然取得一定成效，但并未使欧洲国家完全摆脱空气污染及其危害。
　　此次英法等国遭受雾霾袭击，工业化污染已不是主因，但长期存在的机动车尾气排放问题却不容忽视。伦敦空气中58%的氮氧化物以及68%的PM10污染物颗粒都来自机动车尾气排放。而在法国，众多柴油车也是造成空气污染的元凶之一。
　　雾霾让我们见识它的“威力”，同时也倒逼我们将空气污染治理上升到全球层面。
　　令人欣慰的是，无论是发达国家，还是发展中国家，都在为治理污染和保护环境，从政策、法治、技术等方面做着不懈的努力。与此同时，各国在环境治理方面加强合作，实现信息共享、技术交流，共同应对跨界污染问题。
　　在地球村里，我们生活在同一片天空下，同呼吸、共命运。雾霾没有国界。“治霾”路上，我们需要更多理解与合作。
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肺癌成男性发病率最高肿瘤雾霾成诱因：
　　看完此报道后的一点感想：
　　对于治理雾霾的办法、方式等技术方案，国内的专业人员、学者专家等众多发明家、评论家、评论界长期以来都举英国伦敦用50年时间治好了雾霾，并且作为经典的治好雾霾的例证，都提出要像伦敦一样用50年时间治理雾霾必然会治理好的，这种想当然的结论，然而北京日报的这篇报道却用事实无情的粉碎了这个经典案例的失败性，时至今日（2015年）雾霾又严重的发生了。
　　盲目的、不负责任的总举伦敦治好雾霾的经典案例说事，现在看来是会贻笑大方的，请诸君慎之、戒之，实践能够检验真理、科学不容半点忽悠。
　　所以说对于雾霾危害，这个影响全球的难题，至少在今天看来全球并没有彻底治好的成功方法和案例，尤其是在此报道中提出的汽车尾气污染，就是此文中的红色字体部分，说明汽车尾气已经是雾霾产生的主要源头了，并且给出了较详细的数据，这其实也是给我们提供了极好的治理经验，我们应该参考和借鉴这个经验，将解决汽车尾气的污染作为技术攻关的重点，我们的方案就是《PM2.5大型吸附车》，下面逐步介绍其原理和具体结构。
　　《PM2.5大型吸附车》
　　一、目前汽车大量排放尾气的原因和现状：
　　汽车的发动机属于“热机”类，又叫内燃机，是燃烧液体燃料和气体燃料产生动力的，它的燃料转化为动力时必须遵循“热机的卡诺循环”和“热力学第二定律”，即发动机必须产生高温，只有大的温差才能获得大的效率；燃料不可能百分百的完全转化为动力，必须有一定的无功损耗。
　　从1886年的真正意义上的汽油内燃机驱动的汽车开始至今已经有130年了，可以说自从汽车被发明以来提高燃料的燃烧效率就一直是在不断的提高改进中，时间过去了132年，汽油机的燃烧效率从最初的百分之十几到目前的30-40%，柴油发动机的汽车因为是压燃式，原理不同所以效率略高，目前为40-50%，可以说基本已经达到此类热机燃烧理论的极限了，挖掘潜力已经很小了，再想大幅度的提高已经没有可能。
　　然而就目前的发展形式看，汽车还处在发展的上升阶段，社会需要量还很大，还会发展几十年。随着汽车数量的不断增加，尾气排放的总量也是越来越大，所以治理汽车尾气的污染是一个全球的大难题。
　　当然目前在汽车尾气的处理技术领域还有一种叫“三元催化器”的装备，可以对汽车的尾气进行一定的处理，其原理是将尾气中的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物通过三种稀土元素铂、钯、銠的催化作用将一氧化碳通过氧化还原反应转化为二氧化碳；碳氢化合物通过催化分解成水和二氧化碳；氮氧化合物分解成氨气和氧气再排放。
　　但是，三元催化器本身固有的缺点并不能完全解决尾气污染问题。
　　如：1、工作温度为摄氏200-400度，不在此温度范围时不起作用，尤其是汽车在怠速时，在塞车时汽车就是在怠速范围，温度不够高，这时就不起作用。
　　2、汽车的点火时间过迟时不起作用，并且极易损坏。
　　3、汽车个别气缸不工作时，极易损坏。
　　4、喷油正常但启动困难时，极易损坏。
　　5、混合气过浓时，极易损坏。
　　6、发动机烧机油时，极易损坏。
　　另外，因为三元催化器中使用了铂、銠、钯等稀土贵金属做催化剂，不但成本高、价格昂贵，还有大量推广使用时没有足够的原料可用，而且这三种稀土物质及其金属离子对人体和环境都有毒害作用（见网页文章，《哈市区铂钯銠污染现状及遗传毒性研究》）。
　　因此，传统的三元催化器在实际的应用中前景并不美妙，也不能彻底解决问题，然而汽车尾气的治理是非解决不可的事情，这个难题不解决，雾霾就会永远消除不了，在汽车本身上进行改进，大幅度减少排放污染已经不可能了，对此我们提出一个新思路，就是可以利用我们设计的《PM2.5大型吸附车》。
　　就是不再从汽车的本身的改进、修补去考虑尾气污染的处理和减少，而是在汽车的周围最近的地方，让这种《PM2.5大型吸附车》行驶在汽车群里，将周围汽车排放的高浓度的污染尾气，立即进行大数量的吸入和处理，同时立即将处理后的很干净的空气再排放到汽车周围的空气中，这样根据现有的正在行驶的汽车数量按照一定的比例安排一定数量的吸附车，就可以大幅度的降低汽车尾气的污染，从而达到消除汽车尾气对空气的污染，不但不改动、限制汽车的使用，而且可以变废为宝，将吸附收集到的尾气变成制造肥料的原料。
　　此种吸附车吸附到大量的尾气污染物后，集中进入到车内设置的“凹凸棒吸附型材”中，就是转化成了固体物，此固体物是极好的制造肥料的氮素原料，吸满尾气污染物的凹凸棒型材运到肥料厂作为肥料的原料之一制做肥料，在制做肥料的过程中通过多种有益细菌的分解转化作用将危害空气的多种汽车尾气污染物进行降解和转化变成无害有益的肥料，滋润多种植物，是变废为宝之法，下面逐步介绍。
　　二、PM2.5大型吸附车
　　1、使用的专利名称：使用新型专利《消除和控制PM2.5-PM.5范围颗粒物的装置》；专利号：ZL201520170570.5；发明专利受理通知书《消除和控制PM2.5-PM.5范围颗粒物的装置》；专利号：201510132630.9（说明，发明专利正在公示阶段）。这两个专利是双报的，同时申报了发明和实用新型专利，所以归纳为一个专利，另外还有一个发明专利《凹凸棒的成型制作方法》；专利号ZL200810086721.3，此《PM2.5大型吸附车》应用了这两个专利。
　　2、这两个专利内容摘要：
　　（1）：《消除和控制PM2.5-PM0.5范围颗粒物的装置》，本发明公开了一种消除和控制PM2.5-PM0.5范围颗粒物的装置和方法，该装置包括外壳、阳极板、阴极板、可调式高压静电发生器，外壳中设有阳极板和阴极板，阳极板和阴极板至少为一组，交叉间隔设置，相邻阳极板之间通过阳极板连接线相连，相邻阴极板之间通过阴极板连接线相连，可调式高压静电发生器的静电发生器阳极输出端和阳极板连接线相连接，静电发生器阴极输出端和阴极板连接线相连接；阳极板上设有极板吸附材料。本发明从纳米级层面分析了形成雾霾的PM2.5的颗粒物及更细小的PM0.5颗粒物的纳米特性，提出了近临界电压概念（不产生臭氧）独特的凹凸棒吸附材料制作极板的方法，达到消除和控制空气中的极细小颗粒物的目的，大幅度减少雾霾的来源。
　　（2）：《凹凸棒的成型制作方法》，本发明公开了一种凹凸棒的成型方法，它以粉末状凹凸棒和水为原料制成多种型材，产品成型好，形状、尺寸、规格均匀一致，产品表面光洁整齐，无毛边，磨耗少，制成率高，适应于高科技领域应用。此专利解决了粉末状凹凸棒制作成型材的难题，可以制作成规格统一的型材，解决了工艺难题，支持了《PM2.5大型吸附车》的制作成功。
　　3、吸附聚凝工作原理介绍：
　　3-1：空气中的PM2.5（包括PM0.5）的极细小颗粒物通过电极板的狭小的缝隙时，在高压静电电场力的驱动下从正极板向负极板移动并被负极板俘获，
　　3-2：负极板是由凹凸棒材料制成的型材，而型材本身具有极多的空隙，而且空隙的大小正是处在很宽范围的纳米级范围，因此这些极细小的颗粒物（PM2.5-PM.0.5范围），被吸附到型材的这些小空隙中，因为携带电荷的颗粒也是“异性相吸”的原因，因此吸附进凹凸棒型材空隙中的这些颗粒物就不会再出来了，等吸附满后更换负极板即可。
　　3-3：在极板组的缝隙间，控制静电电压范围，使之处在不产生电离现象而产生臭氧的状态，又能够驱动细小颗粒物运动的电压范围，因为臭氧也是有害气体，所以我们特意提出这个问题，也是这种吸附车的特点之一。
　　3-4：更换后的负极板粉碎后就作为肥料的原料之一来使用，这些含有多种有害物质的颗粒物存储在凹凸棒型材中，连同这些型材都可以变成肥料的氮元素滋润多种植物，不存在任何“剩余物”，也就是一种全程绿色的循环工艺。
　　3-5：由于PM2.5范围的颗粒物极其细小，吸附满需要很长时间，我们预算大概得1-2周才能够吸满，因此负极板不是天天更换的。
　　3-6：在有风的天气，有雨的天气时，雾霾被大气自动消除时，就不再上街进行吸附了，只是在静稳天气雾霾严重时才进行吸附。
　　4、我们的设计方案吸附车是以中型和大型集装箱基础进行改装的：
　　（1）：在靠车头的前部设计“进风口”由2-4个风扇抽进需要处理的尾气，进风口处设计一层阻拦网，先阻拦掉PM10以上的大颗粒物，其余的PM2.5范围的细小颗粒物进入车内安装的，正、负极极板组，含有大量PM2.5的颗粒物在狭小的极板组的缝隙中通过，在正极板的电荷电场力的驱动下携带上正电荷并且快速的移动到负极板上，被负极板吸附并固定，经过大面积的流动（吸附车凹凸棒的吸附总面积在150-600平方米）、吸附后空气就变的十分干净了。
　　（2）：干净的空气从集装箱后部排出，气流是基本没有阻力或者阻力很小的情况下通过电极板组，在排出的部位也设计了2-4组排风扇排出干净空气，前后两组风扇都是可以调速的，这样可以方便的根据雾霾天的污染情况进行调节和控制，保证使处理空气的流量和质量都达到最佳程度。
　　（3）：在集装箱的两边安装电子大屏幕，显示进口处的空气PM2.5的数值，比如PM2.5的数值是0.350毫克/每立方米，即通常说的PM2.5指数为350，是属于严重污染状态，而排出的干净空气的PM2.5指数是0.01毫克/每立方米即通常所说的PM2.5指数为10，是属于很干净的状态，（国家标准是年平均值是0.035毫克/每立方米，24小时平均值是0.075毫克/每立方米），（详见附件十五：《PM2.5国家标准 2012》），同时也显示处理的空气流量是多少，使人们一目了然的知道空气可以干净到什么程度。
　　（4）：吸附车的处理量：
　　A：中型集装箱的尺寸是：6.058X2.438X2.591米，容积33.1立方米。
　　改装成中型吸附车的处理量：按照每20秒钟流通过一次计算，每分钟流过3次计算：一分钟可以处理约100立方米的空气。一小时可以处理6000立方米空气，每天工作10小时可以处理60000立方米空气。
　　B：大型集装箱的尺寸是：12.192X2.438X2.591米，容积65.9立方米
　　改装成大型吸附车的处理量：按照每分钟通过3次计算，
　　65.9立方米X 3 =197.7立方米（一分钟的处理量）
　　197.7X 60 =11862立方米（一小时的处理量）
　　每天工作10小时可以处理118620立方米空气。
　　C：可以解决多少车辆的尾气净化问题：我们初步计算每辆汽车平均每分钟排放尾气0.3立方米，一小时排放18立方米尾气。
　　按照中型吸附车的净化量，每小时可以解决：
　　6000立方米/18=333；即中型吸附车每小时可以解决333辆汽车的尾气污染，工作10小时，可以解决3330辆汽车尾气污染。
　　大型吸附车的每小时处理量是11862立方米空气，除以18后得659辆
　　11862/18=659辆，工作10 小时可以解决6590辆汽车的尾气污染。
　　从上面的计算可知，中型和大型吸附车净化尾气的空气流量是极大的，解决汽车尾气污染的汽车车辆数也是极大。
　　（5）：PM2.5大型吸附车特点介绍：
　　使用超大面积的凹凸棒吸附材料制造，以电荷聚凝技术为核心技术，可以快速、大量的吸附空气中的PM2.5范围内的细小颗粒物和多种有毒有害气体。
　　具有可移动性，一边行驶，一边工作，进行道路上及汽车周围尾气浓度最高的地方，将尾气进行大规模分离，净化，特别是对各种机动车排放的尾气进行随时、就近进行吸附、分离、净化，可以看成是一种不安装在每辆汽车上的，可以随时跟随汽车一起行动的大型空气净化器，也可以看做是氮元素的收集车，可以移动收集大量的氮元素做肥料，这样就可以产生很好的经济效益，使收集尾气也能够成为一种有利可图的行业，因为其结构简单，总成本又很低廉，所以有极大的实用性。
　　在静稳气象条件下的严重雾霾天时，多台这种PM2.5大型吸附车昼夜工作在大城市的主要路段上往复行驶吸附，尤其是在车流密集移动缓慢的地段和塞车的情况下效果特别好，可以使该地区的由汽车产生的空气污染程度明显的改善，同时也能够大幅度的降低雾霾的危害。
　　因为使用了我们甘肃地区所产的环保型凹凸棒材料作为吸附材料，不但可以吸附PM2.5范围的细小颗粒物，也能够吸附多种有毒有害气体。
　　吸附材料制作成模块化方式，吸附模块完全吸附满后（一般是1-2周时间），运到肥料厂，可以在半小时内快速更换极板组，吸附满的模块可以方便的转化为含氮素肥料，没有任何残留物存在。
　　这种凹凸棒矿物在我们甘肃省有巨量储存，埋藏很浅，大部分矿区使用挖掘机就能够开采，因此原材料成本低、效果好，百年之内可以保证供应。
　　希望国内各大城市采用，大规模的采用此种PM2.5吸附车，可以从根本上解决汽车尾气的污染，从此不再担心大规模发展汽车的后遗症了，我们设想还可以将这种《PM2.5大型吸附车》卖到外国去，解决国外的汽车尾气污染问题，将此种吸附车卖到国外，大挣外国人的钱。
　　甘肃欣庆环保科技股份有限责任公司

　　三废项目组
　　2016-04-12