尿素水溶液检测参数危害及产品质量控制

杨照生 郑彦宁 戴丽明 李涛 王焕荣

河北省产品质量监督检验研究院 河北石家庄 050200

1 简介

人们对环境问题日益重视，机动车尾气排放也受到越来越多的关注。研究表明，柴油车排放尾气成分主要是HC、CO、CO2、NOx和PM，危害人身健康和环境[1]。

尿素水溶液是柴油车SCR技术（选择性催化还原技术）中用到的产品。尿素水溶液是用不含其它任何添加剂的专用尿素与纯水一起配制的水溶液，该溶液尿素含量为32.5%，去离子水为67.5%[2]。应用于柴油发动机中，将汽车尾气中的氮氧化物还原成无害的氮气和水，减少柴油车尾气中的氮氧化物，使柴油车达到国家规定的尾气排放标准。

2 检测参数不合格的危害

2.1 尿素含量

尿素含量偏高或偏低直接影响SCR（选择性催化还原）系统中NOX的催化效率和尿素水溶液的凝固点。在SCR系统中，尿素含量偏高会导致尿素剩余造成二次污染（尿素高温水解产生氨气和二氧化碳），尿素含量偏低会降低尾气中氮氧化物被还原为氮气的转化效率，导致仍有部分氮氧化物未被还原而直接排入大气，污染环境。尿素含量影响结晶点，从而可能会堵塞尿素输液管、喷嘴及排气管，甚至可能损害发动机还原系统。

2.2 杂质含量

国标对碱度、缩二脲、不溶物、磷酸盐、钙、铁、铜、锌、铬、镍、铝、镁、钠、钾含量等14种杂质项目进行严格要求。钙、铁、铜等金属离子毒害SCR系统催化剂，降低催化转化效率。酸碱度杂质超标不仅会腐蚀尿素水溶液尿素输液管、喷嘴及排气管，减少SCR还原系统使用寿命，损坏系统。醛类杂质会对尿素水溶液输液管和喷嘴头造成堵塞，进一步加大SCR还原系统损坏。SCR还原系统一旦催化剂和催化剂载体系统损坏，不能修理，也不能再生，需要更换新的系统。产品不合格导致车辆的动力、行驶速度都会产生影响，引发交通安全事故，危害人民生命财产。普通水中含有钙、钠、镁等多种金属离子，会对SCR系统催化剂有毒害作用，降低催化效率，因此企业在生产尿素水溶液时要严格控制水的纯度，避免造成金属离子超标。

3 产品质量控制措施

市场监督抽查及委托检验检测中发现影响尿素水溶液产品不合格的因素主要有：原材料、生产工艺、生产过程管理、包装物、运输储存条件等因素，以这些因素为基础，对产品质量控制措施提出建议。

原材料控制：一些企业用农用尿素、工业尿素和普通水代替专用尿素和去离子水，导致产品不合格，因此，企业在购进尿素原料或自行生产原材料时，一定做好原材料专用尿素进货检测监测措施。自来水中存有大量的金属离子，由于金属离子导致SCR系统催化剂中毒，所以在生产纯水时，一定要去离子，推荐企业使用二级反渗透EDI（电去离子）的设备，去除水中绝大部分阴离子与阳离子，也要做好纯水的检测监测措施，务必保证原材料符合相关标准要求。

生产工艺控制：不同生产企业运用不同生产工艺[3]，总的来说，以下几种不同生产工艺：

尿素熔融液体直接生产车用尿素溶液是大型生产企业普遍采用的生产工艺，这种生产工艺与尿素颗粒溶解生产尿素水溶液的生产工艺相比，减少了一次蒸发、二次蒸发、造粒、尿素溶解等步骤，减少了原料被污染的机会，生产成本低，产品质量好且稳定。

使用合格的车用尿素原料生产尿素水溶液生产工艺比较简单，小规模生产，只需要制取纯水、溶解、过滤即可，产品质量易于控制，但要对原料尿素必须为专用尿素，做好进货监测控制，合格供方评估，确保尿素符合相关标准要求，企业自行制取纯水也要做好监测控制。

使用农用尿素生产尿素水溶液生产工艺，主要有重结晶法和离子吸附法。重结晶法是通过加热与冷却饱和农用尿素溶液消除杂质达到提纯目的，但生产过程中产生的母液含有大量尿素，较难处理，直接排放造成浪费且污染环境，建议企业不要使用此工艺生产。离子吸附法是将尿素在超纯水中溶解后通过离子交换的方式除去杂质及缩二脲，得到合格的尿素水溶液，但该方法不能去除产品中的醛类物质。离子交换树脂再生需要进行酸碱洗，产生废水，再生树脂的吸附效果直接影响去除杂质的效果，且生产的产品溶液发黄。

生产过程管理控制：尿素水溶液具有较强的腐蚀性，如果设备使用了非标准推荐的材料，在尿素水溶液碱性条件长期浸泡下，直接影响产品中不溶物含量、产品酸碱性，材料中金属离子会进入尿素水溶液中导致产品不合格。也要注意避免塑料添加剂的使用污染溶液，在实际生产中，为避免污染溶液，应对生产设备的材料进行实际测试，实现对生产设备的直接把控。生产设备的定期清洗也特别重要，清洗不完全不到位，灰尘进入产品中，导致产品不合格。防尘措施不到位、操作工人不细心等都会导致产品不合格。

运输储存条件控制：在实际运输存储中，应注意以下几点：空气中含有一定的杂质，对此当产品没有加注完时，应对其进行密封处理，且存放于室内，防止污染；.禁止存放在非密封容器内，禁止存放在温度过高的环境，产品容易发生分解；禁止存放温度过低，温度过低时，产品容易发生结冰、出现结晶现象，溶液体积增大，包装容器破裂，溶液泄露；禁止在运输、搬运过程中过分颠簸，应规范搬运、放置。

4 结语

尿素水溶液的质量直接关系柴油车SCR还原系统的催化效果，柴油车排放标准，进而直接影响大气环境。随着我国对空气环境重视度越来越高，市场监督抽查力度越来越强，建议尿素水溶液产品生产至使用等环节相关人员，务必做好本职工作，确保尿素水溶液满足相关标准要求，为环保事业做贡献。