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。
“二氧化硫會引起諸如酸雨之類的嚴(yán)重環(huán)境問題，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，“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長期暴露會造成420萬人過早死亡和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)并非完美無缺。例如，煙氣脫硫過程會產(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，對環(huán)境也不友好。另外，二氧化硫可以通過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。科學(xué)家稱，這種方法會消耗大量能量并降低催化劑的活性。
王曉星和他的同事測試了一種新技術(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)工藝過程中，催化劑表現(xiàn)出非常好的穩(wěn)定性，沒有失去活性和選擇性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，該過程極大地促進(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，那么未來系統(tǒng)的功率輸入將大大減少。
王曉星補(bǔ)充說，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)勢是可再生能源，如風(fēng)能或太陽能，可以很容易地應(yīng)用到這個(gè)過程中，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)。(實(shí)習(xí)記者張佳欣)
