2024年2月，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院、云南省磷化工節(jié)能與新材料重點實驗室在化學(xué)工程領(lǐng)域知名期刊Chemical Engineering Journal上發(fā)表了題為“Novel desulfurization technology by employing coal gangue slurry as an absorbent: Performance and mechanism study”的研究論文，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院聶云祥和夏舉佩教授為論文共同通訊作者，碩士研究生馬晴為論文第一作者。
全球煤炭產(chǎn)量約80億噸/年，中國約占50%，是世界上最大的煤炭資源消費國。然而，煤炭的燃燒過程會釋放出大量的SO2，導(dǎo)致酸雨、霧霾等環(huán)境問題。為此，研究者們開發(fā)了上百種脫硫技術(shù)，但工業(yè)化運用的僅有幾十種。目前，煙氣脫硫技術(shù)主要存在經(jīng)濟(jì)運行成本較高、固液二次污染等問題，亟待開發(fā)綠色、低成本的脫硫技術(shù)。近年來，利用工業(yè)固體原料/廢棄物為吸收劑脫除燃煤煙氣中的SO2污染物已受到學(xué)者廣泛關(guān)注。煤矸石是煤炭開采和洗選過程中產(chǎn)生的固體廢物，中國的煤矸石儲量和年增長量分別達(dá)到4.5-5億噸和0.37-0.55億噸，是世界上煤矸石儲量最大的國家。鑒于此，本團(tuán)隊發(fā)明了一種利用煤矸石作為脫硫劑脫硫的新方法，可以實現(xiàn)固體廢物資源化利用和SO2污染物治理的雙重目標(biāo)。在這篇論文中，研究了工藝操作條件對SO2吸收率的影響，優(yōu)化了脫硫工藝操作參數(shù)，實驗表明煤矸石漿具有較好的脫硫性能，脫硫容量可達(dá)33.12 g SO2/L煤矸石漿。此外，根據(jù)對脫硫過程中氣、液、固三相物質(zhì)組成的分析，確定了脫硫活性物質(zhì)和產(chǎn)物。煤矸石中溶解的Fe3+對SO2的有效吸收有顯著影響。SO2在水中溶解形成的HSO3-在微量Fe3+的催化作用下可迅速轉(zhuǎn)化為SO3??自由基，從而誘導(dǎo)SO5??、SO4??、HO2?、HO?等活性氧化物質(zhì)，促進(jìn)SO2向SO42-的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)高效脫硫，這項研究對煤矸石漿脫硫技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
該研究工作得到了昆明理工大學(xué)“雙一流”面上項目、云南省重大科技計劃項目以及云南省磷化工節(jié)能與新材料重點實驗室等平臺的資助。
