稀土废渣作催化剂，低本高效管理大气污染

稀土废渣作催化剂，低本高效管理大气污染
24.5亿元\n\n　　现在，脱硝工程已在我国华能集团有限公司、我国大唐集团有限公司、我国神华集团有限责任公司等全国280多家火电、建材、化工行业运用，近五年新增经济效益24.5亿元。\n\n　　◎本报记者 金 凤 通讯员 杨 芳\n\n　　“富煤、贫油、少气的资源禀赋，决议了我国以煤为主的动力结构在很长时刻内难以得到底子改动。怎么科学地、最大极限地下降煤在焚烧过程中发生的大气污染和CO2排放，是环境科技工作者有必要重视和处理的重大问题。”在南京工业大学资料科学与工程学院教授沈岳松看来，“煤改气”是减污降碳的重要开展行动之一。\n\n\n\n　　但是，煤改气过程中高温型氮氧化物排放会添加，而氮氧化物是构成PM2.5、酸雨、雾霾和臭氧等污染物的重要前体物。因而，氮氧化物管理，也便是“脱硝”是大气污染持久管理的要点，也是“十四五”期间操控PM2.5和臭氧等多污染物的要害。\n\n　　日前，由沈岳松掌管的项目《轻稀土基全体蜂窝式烟气脱硝催化剂的要害技能及工业化运用》，在2022年度我国化工学会科学技能奖评定中取得技能创造奖一等奖。\n\n　　探究将稀土铈用于烟气脱硝\n\n　　“关于当时的大气污染管理来说，脱硝使命愈加杰出，氮氧化物超低排放是当时耗能工业亟待处理的难题。”沈岳松介绍，烟气脱硝管理的要害在于运用高效脱硝催化剂。在此方面，我国前期引入、消化吸收了国外钒基脱硝催化剂技能，尽管部分缓解了氮氧化物的污染，但因其活性组分五氧化二钒属水溶性剧毒物质，它不仅在出产运用中，并且在抛弃后仍具高毒性。假如抛弃，会要挟环境安全，难以完成绿色可持续开展。\n\n　　“水溶性五氧化二钒用于脱硝催化剂还存在三个坏处。”沈岳松介绍，五氧化二钒在脱硝过程中会将烟气中存在的二氧化硫高效催化氧化为三氧化硫，低温时三氧化硫又易与氨反响生成很多硫铵盐；其次，五氧化二钒高温挥发性会形成二次污染和催化剂失活，不适用高温脱硝；再次，抛弃有毒钒基催化剂已于2014年被生态环境部列入危废监管，无害化处理费用高。\n\n　　因而，研发环境友好型脱硝催化剂成为全世界环保的一起需求。\n\n　　南京工业大学资料科学与工程学院教授祝社民介绍，就脱硝催化剂而言，现在有贵金属、分子筛和金属氧化物等三大类，但贵金属催化剂动辄每立方米近百万元，分子筛脱硝催化剂又易发生灰堵，而金属氧化物本钱低、热安稳性高、抗中毒才能强，能够逐步代替贵金属成为有开展前景的烟气脱硝催化资料。\n\n　　“稀土铈在我国具有高丰度、价廉等特色。”祝社民表明，轻稀土铈是挖掘重稀土时发生的废渣，亟须进行高值化使用。而二氧化铈的高丰度、环境友好、廉价及其共同的氧化复原性质，使它进入学者们的研讨视界。但二氧化铈的酸性弱、高温水热安稳差和活性窗口窄等缺陷，让它不能直接用于代替五氧化二钒。\n\n　　2005年沈岳松攻读硕士学位时，便在导师祝社民的指导下，开端研讨稀土基催化剂，并对稀土铈“一往情深”。稀土铈具有脱硝所必备的共同氧化复原性质，且组分对环境友好，有代替五氧化二钒的可能性。\n\n　　为使稀土二氧化铈既能代替五氧化二钒成为脱硝催化剂，又能战胜本身坏处，沈岳松领衔团队走上了化学催化与资料科学交融立异之路。\n\n　　三个立异点助稀土基催化剂完成大规模运用\n\n　　近二十年的时刻，沈岳松逐步把握稀土铈的功能，首要提出并成功研发了以其为主活性组分的绿色高效脱硝催化剂，经过三个立异创造点扬长补短，完成了稀土基催化剂全生命周期绿色高效脱硝和大规模工业运用。\n\n　　首要，团队创建了高效铈基复合氧化物脱硝催化剂新系统，完成烟气脱硝催化剂的环境友好，为高丰度稀土铈高附加值使用拓荒了新途径。\n\n　　“经过锆等助催化元素的强相互作用，增强催化剂的固体外表酸性，弱化了二氧化硫的吸附与转化，增强了催化剂反抗硫氧化物毒化的才能，使得稀土基催化剂较之钒基催化剂的二氧化硫向三氧化硫的转化率下降了60%。”沈岳松介绍，新式稀土基系列催化剂脱硝效率高，活性温度宽，运用寿命超越5年，明显优于商用中温钒基催化剂。\n\n　　其次，团队创造了全体蜂窝式脱硝催化剂的要害制备技能，处理了蜂窝催化剂的高活性与高强度难以并存的问题，完成了载体钛白粉的国产化。\n\n　　“咱们提升了资料强度和催化活性，使稀土基催化剂的强度、硬度较之钒基催化剂提高了2—3倍。”团队成员、教授级高工王志民介绍，钒基催化剂在脱硝反响器只能接受小于1.5兆帕压力，而稀土基催化剂抗压强度至少可达3兆帕。经过化学修饰、纳米改性，团队提升了国产钛白粉功能，既处理了其脊性成型难问题，又使质料本钱下降了20%。\n\n　　再次，团队开发了轻稀土基催化剂的运用与再生使用技能，完成了稀土基催化剂在不同工况下脱硝低氨逃逸的高效安稳运转和循环再生。\n\n　　“咱们开发了提早呼应喷、闭氨的办法，完成了稀土脱硝催化剂在动摇工况下储、释氨功能的高效安稳。”沈岳松介绍，他们还研发了失活催化剂负压清灰、超声水洗及活性修正等系列再生新工艺及配备，二次脱硝本钱下降40%。一起，他们将抛弃的稀土催化剂资源化制备成多孔陶瓷膜催化剂、钛基纺织瓷及催化胶结电石渣砖等。“为了更好地保护环境，咱们变废为宝，使废渣再次发挥作用，完成了稀土催化剂的全生命周期的绿色可持续开展。”他说。\n\n　　团队成员陈英文教授介绍，2016年，稀土基脱硝催化剂被工业和信息化部、科学技能部和环境保护部三部委联合指定为钒基脱硝催化剂的代替品，脱硝工程已在我国华能集团有限公司、我国大唐集团有限公司、我国神华集团有限责任公司等全国280多家火电、建材、化工行业运用，近五年新增经济效益24.5亿元。 【修改:邵婉云】