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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，更是橫亙在企業(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日從昆明理工大學獲悉，該校環(huán)境科學與工程學院寧平、李凱教授團隊，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“動態(tài)擇形效應”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，同時實現(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《應用催化B：環(huán)境與能源》《環(huán)境科學和技術(shù)》等國際期刊上發(fā)表。

長期以來，傳統(tǒng)脫硫技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)：有的脫硫精度不夠，殘留的硫化物仍會腐蝕設備、影響環(huán)境；有的工藝復雜、副產(chǎn)物單一，難以兼顧環(huán)保要求與經(jīng)濟效益。在煤化工、石油化工等行業(yè)中，生產(chǎn)過程中排放的尾氣常含有硫化氫、有機硫等多種硫化物，若處理不當，不僅可能導致后續(xù)生產(chǎn)設備中的催化劑中毒，還可能進入大氣形成酸雨、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，往往只能針對單一成分，或脫硫后殘留濃度仍高于百萬分之一，越來越難以滿足日益嚴格的環(huán)保標準。

針對這一難題，寧平與李凱團隊另辟蹊徑，提出通過精準調(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性質(zhì)相似的特點，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稱氧空位的‘金屬—分子篩’復合催化劑。”寧平介紹，這種方法能讓錳物種完整嵌入三氧化二鐵晶格，形成獨特的非對稱鐵—氧—錳結(jié)構(gòu)，并進一步構(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)化提供了堅實基礎。

當工業(yè)尾氣通過催化劑時，不同類型的硫化物分子會被精準識別并“捕獲”到對應的活性位點，反應過程中孔道結(jié)構(gòu)還能隨反應條件動態(tài)調(diào)整，確保反應高效進行。實驗結(jié)果顯示，該催化劑對硫化氫、甲硫醇、二甲基硫醚等典型硫化物的脫除率均達到99.99%以上，最終尾氣中硫化物殘留量低于億分之五，遠優(yōu)于國家現(xiàn)行最嚴排放標準。值得注意的是，通過調(diào)節(jié)錳的摻雜比例，可靈活控制催化劑的氧化性能，以適應不同工況下的反應需求。

尤為突出的是，該技術(shù)實現(xiàn)了“治污”與“創(chuàng)效”的雙贏——通過調(diào)節(jié)反應溫度和壓力，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，真正實現(xiàn)了環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的協(xié)同提升。

李凱介紹，目前團隊正積極與多家化工企業(yè)開展合作對接，加快推進技術(shù)的工業(yè)化應用。這項技術(shù)不僅為工業(yè)尾氣治理提供了新范式，也生動踐行了“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。未來，隨著持續(xù)的研發(fā)投入與技術(shù)創(chuàng)新，這項技術(shù)有望幫助企業(yè)實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，在達成環(huán)保目標的同時，收獲實實在在的經(jīng)濟回報。

（受訪單位供圖）