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NOx【のっくす】

NOxとは、空気中の窒素が燃焼によって酸化してできる化合物の総称であり、窒素酸化物ともいう。高温燃焼により大量に発生し、光化学スモッグや酸性雨の原因となる。代表的な化合物として、NO、NO2、N2O、N2O3などが挙げられる。

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NOxと環境問題

NOxは人体に有害で、肺や気管支を痛める原因となる。 NOxは自動車の排気ガスや工場排気、船舶、飛行機などで発生している。原因の半分を占める自動車の排気ガスに関しては、平成 4年に制定された自動車NOx・PM法で規制されている。また、温室効果ガスのひとつであるN2Oは、CO2の310倍の効果があり、現在最大のオゾン層破壊物質となっている。燃焼によって生成したNOが、紫外線により酸化して生成したNO2は、Sox同様酸性雨の原因物質でもあり、この物質に関しては大気汚染防止法により環境基準を設けている。

排気ガス中のNOx処理方法

【三元触媒による浄化システム】 三元触媒はガソリン自動車の排気部分に用いられている。排気ガス中のCO、HC、NOxを同時に酸化、還元させるシステムである。CO、HCは酸化反応によってCO2とH2Oへ、NOxは還元反応によってN2とO2が生成する。酸化還元反応が効率よく進むためには、理論空燃比(O2が余らず、全ての物質の量的バランスが取れている状態)でなければならない。そのため、廃棄、吸気側ともにセンサーをつけ、常にエンジンを理論空燃費近くに調節しなければならない。排気ガス中にO2が多く含まれるディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジン車では三元触媒を使うことができず、他の浄化システムが必要となる。三元触媒は主にセラミックを担体とし、貴金属粒子(Rh、Pt、Pdなど)を活性成分として担持させている。貴金属が高活性を示すため、触媒には必要不可欠だがレアメタルであるため、使用量を抑えてかつ高活性を示す触媒の研究が盛んに行われている。その中の一つにインテリジェント触媒があり、活性成分の貴金属が自己再生機能をもつ。インテリジェント触媒は高く評価され、現在実用化に至っている。【選択接触媒還元法】 選択接触媒還元法はボイラーなどの大型固定発生源で用いられている。 排気ガスにNH3を混ぜ、高温下で個体触媒によってNH3とNOxを選択的に反応させる方法。NOxは分解されH2OとN2が生成する。 4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O個体触媒は主にZrO2やTiO2を担体とし、V(バナジウム)やW(タングステン)を活性成分として担持させている。この反応は 350°C~ 400°Cで高活性を示す。 350°C以下の場合、排気ガス中のSO3とNH3が反応し、NH4HSO4を生成する。生成したNH4HSO4が触媒の表面を覆い、触媒の作用が低下してNOxが分解されなくなる。一方、400°C以上の場合は反応に必要な NH3が酸化され減少するため、 NOxと反応できず還元反応自体が起こりにくくなる。

問題

酸性雨について説明せよ。

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