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工業(yè)尾氣中的硫化物，不僅是造成大氣污染的“元兇”之一，更是橫亙?cè)谄髽I(yè)面前的一道環(huán)保痼疾，其治理技術(shù)直接關(guān)系到企業(yè)能否走好環(huán)保與成本的“平衡木”。

記者11月19日從昆明理工大學(xué)獲悉，該校環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院寧平、李凱教授團(tuán)隊(duì)，在工業(yè)尾氣精脫硫領(lǐng)域取得重大突破，研發(fā)出一種具有“動(dòng)態(tài)擇形效應(yīng)”的新型催化劑，可將尾氣中硫化物深度脫除至億分之五以下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多附加值產(chǎn)品的定向調(diào)控，為工業(yè)尾氣的綠色治理與資源化利用提供了創(chuàng)新且高效的解決方案。相關(guān)研究成果已在《應(yīng)用催化B：環(huán)境與能源》《環(huán)境科學(xué)和技術(shù)》等國(guó)際期刊上發(fā)表。

長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)脫硫技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)：有的脫硫精度不夠，殘留的硫化物仍會(huì)腐蝕設(shè)備、影響環(huán)境；有的工藝復(fù)雜、副產(chǎn)物單一，難以兼顧環(huán)保要求與經(jīng)濟(jì)效益。在煤化工、石油化工等行業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程中排放的尾氣常含有硫化氫、有機(jī)硫等多種硫化物，若處理不當(dāng)，不僅可能導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備中的催化劑中毒，還可能進(jìn)入大氣形成酸雨、PM2.5等污染物。而現(xiàn)有技術(shù)如活性炭吸附或加氫脫硫等，往往只能針對(duì)單一成分，或脫硫后殘留濃度仍高于百萬(wàn)分之一，越來(lái)越難以滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)這一難題，寧平與李凱團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，提出通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控三氧化二鐵微觀結(jié)構(gòu)的新思路，將原本僅用作吸附劑的三氧化二鐵，轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝曳€(wěn)定的硫化氫選擇性氧化催化劑。

“基于鐵與錳原子半徑和物理化學(xué)性質(zhì)相似的特點(diǎn)，我們采用錳摻雜三氧化二鐵的合成方法，成功制備出具有豐富表面非對(duì)稱(chēng)氧空位的‘金屬—分子篩’復(fù)合催化劑。”寧平介紹，這種方法能讓錳物種完整嵌入三氧化二鐵晶格，形成獨(dú)特的非對(duì)稱(chēng)鐵—氧—錳結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步構(gòu)建出鐵—氧空位—錳活性中心，顯著提升了催化劑的氧活化性能，為硫化物的高效轉(zhuǎn)化提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

當(dāng)工業(yè)尾氣通過(guò)催化劑時(shí)，不同類(lèi)型的硫化物分子會(huì)被精準(zhǔn)識(shí)別并“捕獲”到對(duì)應(yīng)的活性位點(diǎn)，反應(yīng)過(guò)程中孔道結(jié)構(gòu)還能隨反應(yīng)條件動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保反應(yīng)高效進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該催化劑對(duì)硫化氫、甲硫醇、二甲基硫醚等典型硫化物的脫除率均達(dá)到99.99%以上，最終尾氣中硫化物殘留量低于億分之五，遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家現(xiàn)行最嚴(yán)排放標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是，通過(guò)調(diào)節(jié)錳的摻雜比例，可靈活控制催化劑的氧化性能，以適應(yīng)不同工況下的反應(yīng)需求。

尤為突出的是，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“治污”與“創(chuàng)效”的雙贏——通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和壓力，可將硫化物定向轉(zhuǎn)化為硫磺、硫酸或高純度硫單質(zhì)，其中高純度硫單質(zhì)純度達(dá)99.95%，可直接作為化工原料出售。這種“一技多用、變廢為寶”的產(chǎn)品調(diào)控能力，突破了傳統(tǒng)脫硫技術(shù)副產(chǎn)物單一的局限，真正實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)同提升。

李凱介紹，目前團(tuán)隊(duì)正積極與多家化工企業(yè)開(kāi)展合作對(duì)接，加快推進(jìn)技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)不僅為工業(yè)尾氣治理提供了新范式，也生動(dòng)踐行了“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。未來(lái)，隨著持續(xù)的研發(fā)投入與技術(shù)創(chuàng)新，這項(xiàng)技術(shù)有望幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，在達(dá)成環(huán)保目標(biāo)的同時(shí)，收獲實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

（受訪單位供圖）