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国内空前严峻的空气污染状况使得大气PM2.5成为了人们谈之而色变的话题,“十面霾伏”就是当今现状的真实写照。作为PM2.5的主要贡献者之一,机动车尤其是柴油车颗粒排放已成为大气环境治理指向的主要矛头,因此对于柴油机排放颗粒物的研究亟待进一步全面而又合理有效地展开。
本文主要通过试验研究的方法,采用惯性冲击式采集器对柴油机在不同运行工况下颗粒物排放的粒度特性进行研究。试验结果表明柴油机排气颗粒质量浓度按粒径呈近似单峰对数正态分布,随负荷增大其峰值向小粒径方向偏移。各粒径级颗粒的排放质量浓度均随负荷增大而增大,在中高负荷段增幅较大。同一负荷率下,随着转速的升高积聚模态颗粒排放质量浓度降低。研究分析了排放烟度与颗粒质量浓度之间的联系,各粒径级颗粒排放质量浓度均随烟度升高呈增大趋势,粒径级越小其增大趋势越明显。
利用索氏萃取法对柴油机颗粒进行有机萃取,并采用色谱质谱联用技术对颗粒中SOF进行定性定量分析,结果显示柴油机颗粒SOF主要组成为C13~C30的直链和支链烷烃,质量分数为60.96%;其次是具有一定毒害的芳烃类有机物,所占质量分数为19.97%;同时还包括部分酚类、酯类、酮类及其衍生物等有机物,占SOF组成的19.18%。
通过热重分析对不同粒径级颗粒样品进行试验研究,结果表明颗粒中SOF组分百分含量随粒径级减小而增大,在氧化氛围下,随着粒径级的增大soot组分的氧化失重峰值显著增加。
通过热重法对柴油机颗粒在催化条件下的氧化特性研究结果证明,催化剂的加入对于soot组分的氧化具有强的催化效果,其氧化反应的起燃温度、失重率峰值温度及燃尽温度均随之降低,最大失重率也增加。利用FWO法对颗粒催化氧化热动力学分析结果也表明,催化剂的加入使得颗粒氧化活化能值明显降低,添加10%、15%含量的Co3O4与不加触媒时相较,其氧化活化能由不添加时的215.8kJ/mol分别降低为190.2kJ/mol和167.8kJ/mol。