PDF《青藏冰川：正在消逝的美丽》

5、 气候变化…… 因此, NOx (氮氧化物) 排放控制是改善我 国环境空气质量的关键. 近日, 中国工程院院 士、 清华大学教授郝吉明在贵阳 第七届全国环 境化学 大会报告上如此表示. 氮氧化物主要来自电厂燃煤烟气和汽车尾 气.郝吉明说, 仅通过锅炉优化燃烧和机内净化 控制氮氧化物远不能满足日益严格的排放标准, 而选择性催化还原 (SCR) 氮氧化物为氮气是最 有效的净化方法 . 该方法要用到脱硝催化剂―― ―其功能在于 促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物发生 化学反应.郝吉明说, 关键在于高效低成本脱硝 催化剂的设计, 目前该领域主要聚焦在 高性能 催化体系设计和复杂环境下技术适应性 两个方 面. SCR 催化剂可以分为金属氧化物和分子筛 两类催化剂,前者主要应用于燃煤烟气脱硝, 后 者用在柴油车尾气氮氧化物控制. 郝吉明说,我国燃煤烟气脱硝主流技术为 NH3-SCR, 但这一技术存在高温选择性差、 抗中 毒能力弱、 工作温度窗口窄等问题, 难以满足我 国电厂复杂烟气排放特征 (高灰高钙高硫) , 及不 同负荷宽工作温度下脱硝的需求. 而影响催化剂选择性及抗中毒和温度窗口 的关键因素是脱硝催化剂的氧化还原性和酸性. 因此, 郝吉明提出通过合理调控催化剂的氧 化还原性和酸性, 设计新的催化剂体系, 从而最 终解决上述难题的思路. 我国

2003 年前建设的电厂,由于没有预留 脱硝空间, 烟气脱硝装置被安装在除尘或脱硫之 后, 此时烟气温度已经降到 200℃以下. 要在如此 低温条件下, 将氮氧化物还原为氮气, 对国内外 学术界和工业界都是一个挑战. 郝吉明认为, 解决这一问题的关键, 仍然是 探索新的活性组分.由于锰具有很好的低温活 性,研究人员将二氧化锰应用到低温脱硝领域, 最终发明了锰铈锡三元复合氧化物催化剂体系. 目前该团队已完成了从原材料到脱硝催化剂制 造的整个产业链工作, 相继完成了小试、 中试和 产业化应用全过程. 在分子筛研究方面, 当前国际上主要聚焦在 小孔高硅 CHA 分子筛上.郝吉明研究团队发 现, Cu/CHA 分子筛具有优异的脱硝活性和氮气 选择性,铜含量的增加会有效提高低温活性, 且 具有优异的抗水热老化和抗积碳能力, 成为柴油 车尾气净化的关键催化材料. 郝吉明说, 下一步需要对不同排放源的氮氧 化物开展污染控制, 但关键的脱硝催化剂材料研 究及应用仍然面临着三个方面的挑战. 一是再生及废弃催化剂如何资源化利用. 十二五 期间将大规模安装脱硝装置, 脱硝催化 剂市场良莠不齐, 很难保证所有的脱硝催化剂都 能够达到设计寿命, 所以脱硝催化剂寿命和稳定 性仍然是一个挑战.此外, 将来大量的废旧催化 剂如何再利用是下一阶段的研究课题. 二是推动烟气多污染物的协同控制. 零价汞 是全球性的大气污染物, 燃煤烟气是汞的主要排 放源之一, 燃煤烟气汞的排放控制成为需要迫切 解决的问题, 研究如何能够在高效脱硝的同时氧 化汞. 三是研发高效低成本分子筛脱硝催化剂. 对 于柴油车尾气中氮氧化物控制, 虽然小孔分子筛 负载铜的催化剂体系具有良好的脱硝性能及高 热稳定性和抗积碳特性,但针对国内的劣质柴 油, 仍然需要解决催化剂的抗硫性能. 此外,替代燃料车尾气排放控制也面临难 题. 含氧替代燃料会造成尾气中氮氧化物排放量 增加, 提高了脱硝难度;