公路垃圾里的贵重金属

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暗藏在你汽车下面,一般就在引擎之下位置的,是一个连接到排气系统的钢盒。这些盒子最早出现在汽车上是在七十年代中期,但现在它们无所不在,每辆汽车、货车和卡车上都有。在每个盒子里,每一个陶瓷蜂窝结构,外面包裹着3克到4克的铂金,以及同样闪耀和昂贵的钯和铑。这些金属帮助开启尾气中的化学反应,将具有潜在危害的气体转化为大体无害的类型。铂金和其他金属的作用类似于催化剂:它们不会被这个过程所消耗,而且只需非常少的一点就能启动化学反应。正是因为这些珍贵的金属催化剂的存在,这才解释了车下方的钢盒被称为催化转化器的原因,以及为什么一个新的催化转化器要花掉你一大笔线。

令人失望的是,催化转化器是一团混浊的棕灰色,尤其是想到其中含有铂金。其中所包含的绝大部分,在交易中被称为堇青石蜂窝陶瓷,这是一整块陶瓷型材,大约20厘米长,直径可能有15厘米。然而,这块陶瓷型材不是实心的,其中贯穿有上千条小管道,其截面一般为方形,宽只有1毫米,排列成规则整齐的形式。在有些情况下,这整块型材是由金属瓦楞板制造,但效果是一样的:构成一块惰性板,表面面积宽大,废气可从上面流过。

铂金、钯金和铑的加入,是从整块型材被浸泡在一种包含这些贵金属的溶液时开始的。它们包裹着管道的内部表面,当变干后,其表面用显微镜看会显得凹凸不平。这一番努力的意义,是为了创造出一块覆有铂金、钯金和铑的表面积最大化的区域,这也是为何一块固体能帮助、催化气体中所发生的反应的关键原因。

汽油引擎所产生的尾气里包含大量有毒气体。其中最出名的是一氧化碳,一种有毒的温室气体,但其中也包含未经燃烧的燃料,会成为空气中的主要污染物。但最讨人厌的可能还是要数氮氧化物,它们会导致酸雨,破坏地球大气中的臭氧,而臭氧的存在是为了帮助过滤太阳发散出来的有害紫外线辐射。铂金和钯金能帮助氧气与一氧化碳和未燃烧的燃料反应,从而生成无害的二氧化碳和水蒸气。与此同时,铑和铂金推动了氮氧化物的分解,从而生成氮气和氧气。想要这些反应发生,气体需要与贵金属发生物理接触,因此你需要陶瓷型材中遍布纤细的气管。如果只用一块钯金,那么绝大多数气体都会从其表面流过,而不与之发生接触或后应。

现代催化转化器中也存在一些小问题。首先如果想要反应发生,即与一氧化碳和末燃烧的燃料反应,那么你需要有氧气来帮助其工作,这可能要调整汽车,来减少尾气中的氧气。现代汽车会检测氧气含量,包括尾气进入催化转化器之前和之后的含量,然后将空气调整成燃料混合物,注射进相应的引擎。另一个问题是,所有这些化学反应只有在高温状态下才能发生,一般要高于℃,而转化器大约需要五分钟的时间才能达到这个温度。所以,短途驾驶造成的污染并未被转化成伤害性较小的成分,因为催化转化器只有经过时间升温后才会开始工作。

催化转化器也很容易被毒害,以及遭到永久毁坏,原因包括制冷剂系统的渗漏、燃料中的铅,这也就是为什么当不含铅的燃料推广开来后,转化器才开始出现。不过最大的问题还是在于,汽车中的催化转化器最终会耗尽。这不是因为贵金属耗尽无法继续工作一一记住催化剂本身是不会被化学反应消耗的,而是因为驾驶所导致的振动和敲击晃掉了转化器陶瓷型材上的催化器包层。最终你需要斥巨资更换新的催化转化器,是因为贵金属包层已从旧的转化器上脱落殆尽,从尾气管道的末端散落,掉得一路都是。

这就意味着,现代道路尘埃中洒满了铂金、钯金和铑。如果你收集城市道路上的金属屑,从中挑拣出所有恶心的垃圾一一塑料包装纸、锡罐和有机材料一一剩下的就是一摊深棕色的烂泥。其中有许多来自汽车的脱落物。任何一个开过车的人都知道,需要多久更换一次昂贵的轮胎。那么轮胎的归宿是什么?碾碎的橡胶最终与那些从催化转化器中脱落的金属粒子一同留在了公路上。

世界上最好的铂金矿挖出来的矿石中,这些贵金属的含量也只有百万分之几。这是一项耗资巨大的肮脏工作,而且毁坏环境,但是开矿所付出的努力物有所值,因为提炼出来的铂金极为珍贵。而道路上清扫下来的棕色稀泥中所蕴含的铂金含量,与储量最丰富的矿石旗鼓相当。英国伯明翰大学的科学家们,正在开发从道路清扫物中提取铂金、钯金和铑的方法。仅是在英国,可能就有价值数百万英镑的贵金属躺在路上,要是我们能拿到就好了。




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