本技術(shù)涉機動車排氣凈化領(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)過一系列的光化學反應，易生成臭氧等多種氧化性很強的物質(zhì)，形成光化學煙霧。光化學煙霧不僅嚴重危害人的健康，而且會對動植物和各種材料造成嚴重破壞。伴隨著環(huán)保制度越來越嚴，車用尾氣處理液也逐漸成了國六柴油車司機的剛需品，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。這個濃度的尿素溶液結(jié)晶點最低，在低于-11℃的時候會結(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?zhí)枮閏n201710409586.0的中國發(fā)明專利申請文件，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，具有較強的揮發(fā)性和易燃易爆性質(zhì)，因此在實際加工過程中存在這較大的安全隱患。

技術(shù)實現(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，并且不會對車輛和scr系統(tǒng)造成損害，而且還具有一定的潤滑作用，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)會阻礙水分子的運動，從而降低溶液的冰點；細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，具有超精細的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、大量的納米級孔徑分布、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和表面效應，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。

5、可選的，所述細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℃，加入細菌纖維素和g-c3n4，攪拌后得到混合凝膠，細菌纖維素、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，制得細菌纖維素氣凝膠納米粉末。

8、通過采用上述技術(shù)方案，細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，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，因此細菌纖維素可以與瓊脂糖形成半互穿網(wǎng)絡，同時細菌纖維素富含大量的羥基極性基團，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，對環(huán)境又好、制備原材料方法簡單，成本低的優(yōu)點，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，將有害氣體降解為小分子有機物、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，實現(xiàn)對尾氣中一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物等的降解和轉(zhuǎn)化，而且細菌纖維素和瓊脂糖形成的互穿網(wǎng)絡能包覆在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，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，這有助于提高對尾氣的吸附能力，此外，增加的比表面積和微孔體積可能會提供更大的接觸面積并增加暴露的吸附位點的數(shù)量，介孔/大孔可作為氣體擴散通道，促進尾氣滲透和傳質(zhì)，提高擴散效率，并通過擴散和吸附過程中，達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，為進一步提高g-c3n4降解尾氣的時效，利用硝酸銀和y-al2o3進行預處理，硝酸銀在高溫下煅燒，分解產(chǎn)生銀、氧氣和氮氣，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，改善其對尾氣中氮氧化物的處理效率，而且銀/γ-al2o3復合物能以尾氣中的碳氫化合物作為還原劑，通過催化還原反應來凈化氮氧化物，而且顯著促進了對尾氣中碳氫化合物的活化，提高了氮氧化物還原效果，碳氫化合物在ag/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主要促進了碳氫化合物吸附活化成醋酸類物種，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，并生成n2和h2o；完全氧化階段，碳氫化合物則主要轉(zhuǎn)化成碳酸類物種，其并不參與hc-scr反應，在負載ag以后，由于活性物種ag+的作用，碳氫化合物部分氧化得到進一步促進并形成更多的醋酸類物種，從而顯著提升碳氫化合物還原氮氧化物的性能。

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)，阻止冰晶的擴展，分子鏈上帶有許多親水基團，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展，降低冰點，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)，可以更好的對有效成分進行負載，因此利用其多孔結(jié)構(gòu)負載氯化鈉，沸石粉均屬于負熱膨脹物質(zhì)，在低溫環(huán)境下沸石粉的孔隙變大，對氯化鈉的快速釋放具有較好的促進作用，氯化鈉屬于氯鹽，能降低水的冰點，而且沸石摻入有效降低冰點，延緩了凍結(jié)的過程，對尾氣處理液在低負溫環(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)絡中，以提高水凝膠的機械強度；植酸作為一種生物質(zhì)物質(zhì)，具有六個磷酸基團，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，進而有效增強水凝膠的抗凍性，即使在-30℃，仍能保持良好的柔韌性，能夠進行扭轉(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性能逐漸加強，防低溫結(jié)晶損害的效果更強，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，對溶劑分子間有序排列的破壞作用增強，從而導致溶液的冰點逐漸降低。

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的吸附能力，對氯化鈉的吸附能力更強。

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高純尿素，能便于其溶解，制備方法簡單，易于實現(xiàn)大量生產(chǎn)，而且組成簡單，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一步降低尾氣處理液的冰點，增強低溫適用性。

33、2、本技術(shù)中優(yōu)選采用細菌纖維素、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，增大對尾氣的吸附量，而且增加羥基含量，進一步增強耐低溫性。

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，改善對冰晶的阻礙效果，增加尾氣吸附能力。