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南工大团队“驯服”稀土铈,高效脱硝守护蓝天白云
2022/09/23 17:14  新华报业网  

  交汇点讯 为助力实现“碳达峰、碳中和”,煤改气(即烧煤炭改为烧天然气)成为减污降碳发展的重要举措之一。然而,煤改气过程中氮氧化物(NOx)排放不减反增,而这也是形成PM2.5、酸雨、雾霾和臭氧等污染物的重要前体物。因此,NOx治理(俗称“脱硝”)是大气污染长久治理的重点,也是“十四五”要求实现PM2.5和臭氧等多污染物协同控制的关键。日前,由南京工业大学沈岳松教授主持的项目《轻稀土基整体蜂窝式烟气脱硝催化剂的关键技术及产业化应用》,在2022年度中国化工学会科学技术奖评审中获得技术发明奖一等奖,为大气污染治理工作带来新方案。

  “大气污染开始从硫酸型雾霾转变为硝酸型雾霾,脱硝任务更加严峻,NOx超低排放成为当前耗能产业亟待解决的卡脖子难题。”自2005年开始,80后科研人沈岳松就一直奋战在绿色高效“脱硝”的路上,在他眼中,烟气脱硝治理的关键在于选择性催化还原高效脱硝催化剂的应用。“传统的脱硝催化剂技术尽管能部分缓解NOx污染,但其活性组分五氧化二钒属水溶性剧毒物质,不仅在生产使用中,而且在废弃后仍具高毒性,再次威胁环境安全。”

  有没有一种新方法既可以实现环境友好,同时实现高效脱硝呢?这个想法久久萦绕在沈岳松心头,十八年的时间里,他慢慢掌握并“驯服”了稀土铈,首次提出并成功研制了以其为主活性组成分的绿色高效脱硝催化剂,通过三个创新点改性,扬其长补其短,实现了稀土基催化剂全生命周期绿色高效脱硝和大规模工业应用。

  “过程很艰辛,经历了成功-失败-成功的循环往复,符合科学研究螺旋式上升的路径。”沈岳松笑着说,团队还研发了失活催化剂负压清灰、超声水洗及活性修复等系列再生新工艺及装备,二次脱硝成本降低40%。同时,团队将废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,实现了轻稀土基催化剂的应用与再生利用。“为了更好地保护环境,我们让变废为宝,实现了稀土催化剂的全生命周期的绿色可持续发展。”

  2016年,稀土基脱硝催化剂被国家三部委指定为钒基脱硝催化剂的替代品,短短几年时间,该项目的技术成果已建成世界最大脱硝催化剂生产线。期间,不少企业也慕名而来,寻求合作。沈岳松回忆,“2015年,日本住友商事金冈秀纪总经理曾率队来找我们商谈合作,这让我们十分的自豪。20世纪五六十年代,美国研发出的SCR烟气脱硝技术是由日本率先进行了工程应用。世界上SCR脱硝技术产业化的领跑者来谈合作,让大家倍受鼓舞。”团队成员李慧远工程师介绍,脱硝工程目前已在中国华能集团有限公司、中国大唐集团有限公司、中国神华集团有限责任公司等全国280多家火电、建材、化工行业应用,近五年新增经济效益24.5亿元。

  “蓝蓝天上白云飘,白云下面马儿跑……”沈岳松工作疲惫时常哼唱这首《草原上升起不落的太阳》。他说,当科研疲惫时,这首歌所呈现出的美好画面会魔幻般地给他提供精神动力,敦促自己不懈前行。“打赢蓝天保卫战任重而道远,需要对大气污染的来源、排放特征和工况因素等进行深入研究,这涉及NOx与挥发性有机化合物(VOCs)、PM2.5和臭氧等多污染物协同控制。”沈岳松表示,未来他将带领团队就多污染物协同控制进行深入研究,“希望实现‘一键处理’,通过不断的科技创新,还天空一片湛蓝白云飘,还河流一片澄明见底空。”

  新华日报·交汇点记者 谢诗涵

  通讯员 杨芳

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责编:顾志铭

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