在單個(gè)催化步驟中二氧化硫到元素硫的低溫轉(zhuǎn)化仍然難以實(shí)現(xiàn)。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月28日最新消息,美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員研究出一步式低溫等離子體催化二氧化硫工藝,該工藝可實(shí)現(xiàn)在低溫下將二氧化硫直接還原為元素硫。據(jù)介紹,這項(xiàng)技術(shù)利于能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。該研究發(fā)表在著名期刊《ACS催化》和最新一期的《催化》雜志上。
“二氧化硫會(huì)引起諸如酸雨之類的嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題,并且可能導(dǎo)致海洋酸化,”賓夕法尼亞州立大學(xué)EMS能源研究所副研究員王曉星(音譯)說(shuō),“硫也有助于細(xì)顆粒物在空氣中的懸浮,這可能比二氧化硫本身帶來(lái)的危害更嚴(yán)重。”
據(jù)《柳葉刀》發(fā)布的2015全球疾病負(fù)擔(dān)研究報(bào)告估計(jì),PM2.5長(zhǎng)期暴露會(huì)造成420萬(wàn)人過(guò)早死亡和1億多傷殘調(diào)整壽命年,該壽命年可衡量因疾病、殘疾或死亡所致的壽命損失年數(shù)。
王曉星認(rèn)為,當(dāng)前的脫硫技術(shù)并非完美無(wú)缺。例如,煙氣脫硫過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量需要處理的金屬硫酸鹽形式的固體廢物。此外,這些工藝產(chǎn)生的廢水需要額外處理,成本高昂,對(duì)環(huán)境也不友好。另外,二氧化硫可以通過(guò)催化作用還原為固體元素硫。然而,傳統(tǒng)的催化工藝通常需要較高的溫度才能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率??茖W(xué)家稱,這種方法會(huì)消耗大量能量并降低催化劑的活性。
王曉星和他的同事測(cè)試了一種新技術(shù),即一步式低溫等離子體輔助催化工藝,該工藝無(wú)需高溫,并且產(chǎn)生的廢物比煙氣脫硫技術(shù)少得多。整個(gè)工藝過(guò)程中,催化劑表現(xiàn)出非常好的穩(wěn)定性,沒(méi)有失去活性和選擇性。同時(shí)發(fā)現(xiàn),該過(guò)程極大地促進(jìn)了低溫下二氧化硫的還原,使用氫氣和甲烷時(shí),二氧化硫的轉(zhuǎn)化率分別從148%和87%提高至200%和120%。
工程設(shè)計(jì)、技術(shù)與專業(yè)項(xiàng)目學(xué)院助理教授肖恩·奈赫特表示,結(jié)果顯示,電子能夠在比熱催化低得多的溫度下,通過(guò)裂解和激發(fā)反應(yīng)物引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。如果這些反應(yīng)能在比典型熱催化溫度低得多的溫度下進(jìn)行,那么未來(lái)系統(tǒng)的功率輸入將大大減少。
王曉星補(bǔ)充說(shuō),使用等離子可使他們僅用10瓦電就能達(dá)到最佳性能。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可再生能源,如風(fēng)能或太陽(yáng)能,可以很容易地應(yīng)用到這個(gè)過(guò)程中,為等離子體提供電力。
報(bào)道稱,該工藝極有可能取代當(dāng)前的煙氣脫硫技術(shù)。
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