科技日报记者 赵汉斌
工业尾气中的硫化物，不仅是造成大气污染的“元凶”之一，更是横亘在企业面前的一道环保痼疾，其治理技术直接关系到企业能否走好环保与成本的“平衡木”。
记者11月19日从昆明理工大学获悉，该校环境科学与工程学院宁平、李凯教授团队，在工业尾气精脱硫领域取得重大突破，研发出一种具有“动态择形效应”的新型催化剂，可将尾气中硫化物深度脱除至亿分之五以下，同时实现多附加值产品的定向调控，为工业尾气的绿色治理与资源化利用提供了创新且高效的解决方案。相关研究成果已在《应用催化B：环境与能源》《环境科学和技术》等国际期刊上发表。
长期以来，传统脱硫技术面临诸多挑战：有的脱硫精度不够，残留的硫化物仍会腐蚀设备、影响环境；有的工艺复杂、副产物单一，难以兼顾环保要求与经济效益。在煤化工、石油化工等行业中，生产过程中排放的尾气常含有硫化氢、有机硫等多种硫化物，若处理不当，不仅可能导致后续生产设备中的催化剂中毒，还可能进入大气形成酸雨、PM2.5等污染物。而现有技术如活性炭吸附或加氢脱硫等，往往只能针对单一成分，或脱硫后残留浓度仍高于百万分之一，越来越难以满足日益严格的环保标准。
针对这一难题，宁平与李凯团队另辟蹊径，提出通过精准调控三氧化二铁微观结构的新思路，将原本仅用作吸附剂的三氧化二铁，转变为高效且稳定的硫化氢选择性氧化催化剂。
“基于铁与锰原子半径和物理化学性质相似的特点，我们采用锰掺杂三氧化二铁的合成方法，成功制备出具有丰富表面非对称氧空位的‘金属—分子筛’复合催化剂。”宁平介绍，这种方法能让锰物种完整嵌入三氧化二铁晶格，形成独特的非对称铁—氧—锰结构，并进一步构建出铁—氧空位—锰活性中心，显著提升了催化剂的氧活化性能，为硫化物的高效转化提供了坚实基础。
当工业尾气通过催化剂时，不同类型的硫化物分子会被精准识别并“捕获”到对应的活性位点，反应过程中孔道结构还能随反应条件动态调整，确保反应高效进行。实验结果显示，该催化剂对硫化氢、甲硫醇、二甲基硫醚等典型硫化物的脱除率均达到99.99%以上，最终尾气中硫化物残留量低于亿分之五，远优于国家现行最严排放标准。值得注意的是，通过调节锰的掺杂比例，可灵活控制催化剂的氧化性能，以适应不同工况下的反应需求。
尤为突出的是，该技术实现了“治污”与“创效”的双赢——通过调节反应温度和压力，可将硫化物定向转化为硫磺、硫酸或高纯度硫单质，其中高纯度硫单质纯度达99.95%，可直接作为化工原料出售。这种“一技多用、变废为宝”的产品调控能力，突破了传统脱硫技术副产物单一的局限，真正实现了环境效益与经济效益的协同提升。
李凯介绍，目前团队正积极与多家化工企业开展合作对接，加快推进技术的工业化应用。这项技术不仅为工业尾气治理提供了新范式，也生动践行了“绿水青山就是金山银山”的发展理念。未来，随着持续的研发投入与技术创新，这项技术有望帮助企业实现清洁生产，在达成环保目标的同时，收获实实在在的经济回报。
（受访单位供图）
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