SO2-NO2-C3H6在礦質(zhì)氧化物表面非均相反應(yīng)的二次無機(jī)顆粒生成研究.pdf

1、我國的大氣污染特點(diǎn)是污染氣體濃度局部地區(qū)偏高，沙塵天氣嚴(yán)重，導(dǎo)致痕量氣體與顆粒物共存于大氣。在我國污染氣體主要來自于燃煤、機(jī)動車尾氣以及工業(yè)廢氣等，所以選取SO2、NO2和C3H6為實(shí)驗(yàn)研究氣體，具有代表性的氧化物如氧化鈦、氧化鋁和氧化鐵為顆粒物，利用原位紅外是模擬近似于實(shí)際大氣的反應(yīng)過程，再結(jié)合離子色譜等測試手段，來揭示其可能的反應(yīng)機(jī)理。
　　首先研究了污染氣體在200ppm的非均相反應(yīng)過程。發(fā)現(xiàn)在暗反應(yīng)下，SO2單獨(dú)在氧化鈦和

2、氧化鋁表面進(jìn)行反應(yīng)時，其反應(yīng)非常微弱，僅僅有少量的亞硫酸鹽生成。而NO2的加入后其表面明顯有硫酸鹽生成，這是因?yàn)閮烧咴谘趸锉砻娴奈轿稽c(diǎn)不同，同時存在協(xié)同效應(yīng)，生成的中間體N2O4促進(jìn)SO2被氧化為硫酸鹽。丙烯的加入觀察不到對硫酸鹽的影響，但是當(dāng)NO2和C3H6同時加入后發(fā)現(xiàn)，其硫酸鹽生成量少于NO2通入時的量。這從側(cè)面說明C3H6對硫酸鹽生成存在抑制作用，這是因?yàn)镃3H6在無光照下在氧化物表面也有一定的吸附和反應(yīng)，且吸附位點(diǎn)與SO2

3、相似，也是主要在表面羥基處與OH結(jié)合。對于硝酸鹽，NO2單獨(dú)在氧化物表面通入系統(tǒng)后，即有硝酸鹽生成，在與SO2同時加入反應(yīng)池后，硝酸鹽生成是急劇減少的，這是因?yàn)橄跛猁}在氧化物表面主要以水溶態(tài)存在，這就需要結(jié)合水分子，而SO2加入后，也與水分子反應(yīng)而生成硫物種，競爭的存在使得硝酸鹽生成明顯減弱。加入丙烯，對硝酸鹽生成在氧化鈦表面影響不大，在氧化鋁表面是有抑制作用，這主要是發(fā)生競爭吸附表面羥基的影響。而SO2和C3H6同時加入后，抑制作用加

4、強(qiáng)，生成的硝酸鹽為最弱。光反應(yīng)下，在氧化鈦表面是單獨(dú)SO2生成硫酸鹽量最多，其他均對硫酸鹽生成有抑制作用，這是因?yàn)楣庹障碌姆磻?yīng)機(jī)理與暗反應(yīng)不同，光照下，NO2與SO2競爭表面羥基吸附位點(diǎn)，而C3H6則與SO2競爭ROS自由基，導(dǎo)致在其他體系的硫酸鹽生成減少。在其他氧化物表面，光照下NO2對硫酸鹽生成依然為促進(jìn)作用，這是因?yàn)檠趸X和氧化鐵本在光照下的活性沒有氧化鈦強(qiáng)。對于硝酸鹽，光反應(yīng)下只要與SO2同時存在時，硝酸鹽即減少，這與暗反應(yīng)下原

5、理相同，均是表面吸附水的競爭，甚至光反應(yīng)生成的硝酸鹽少于暗反應(yīng)下的生成量，這是因?yàn)槲剿粌H參與NO2和SO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)為不同鹽類，在光照下自身也會發(fā)生分解，生成羥基自由基等物種。
　　其次研究了200ppb濃度下反應(yīng)過程，所做的低濃度實(shí)驗(yàn)與高濃度實(shí)驗(yàn)在氧化鈦表面及光照條件下硫酸鹽生成進(jìn)行了對比。發(fā)現(xiàn)兩濃度下，生成硫酸鹽的規(guī)律是一致的。光照下，單獨(dú)通SO2時，生成的硫酸鹽量最多，通NO2和C3H6均會抑制硫酸鹽生成。反應(yīng)機(jī)理與高濃度