稀土废渣助低本高效治理大气污染

　　煤改气过程中高温型氮氧化物排放会增加，而氮氧化物是形成PM2.5、酸雨、雾霾和臭氧等污染物的重要前体物。因此，氮氧化物治理，也就是“脱硝”是大气污染长久治理的重点，也是“十四五”期间控制PM2.5和臭氧等多污染物的关键。
　　日前，由南京工业大学材料科学与工程学院教授沈岳松主持的项目《轻稀土基整体蜂窝式烟气脱硝催化剂的关键技术及产业化应用》，在2022年度中国化工学会科学技术奖评审中获得技术发明奖一等奖。
　　南京工业大学材料科学与工程学院教授祝社民介绍，就脱硝催化剂而言，目前有贵金属、分子筛和金属氧化物等三大类，但贵金属催化剂动辄每立方米近百万元，分子筛脱硝催化剂又易发生灰堵，而金属氧化物成本低、热稳定性高、抗中毒能力强，可以逐步取代贵金属成为有发展前景的烟气脱硝催化材料。
　　“稀土铈在我国具有高丰度、价廉等特点。”祝社民表示，轻稀土铈是开采重稀土时产生的废渣，亟须进行高值化利用。而二氧化铈的高丰度、环境友好、廉价及其独特的氧化还原性质，使它进入学者们的研究视野。但二氧化铈的酸性弱、高温水热稳定差和活性窗口窄等缺点，让它不能直接用于替代五氧化二钒。
　　沈岳松率先提出并成功研制了以其为主活性组分的绿色高效脱硝催化剂，通过三个创新发明点扬长补短，实现了稀土基催化剂全生命周期绿色高效脱硝和大规模工业应用。
　　首先，团队创建了高效铈基复合氧化物脱硝催化剂新体系，实现烟气脱硝催化剂的环境友好，为高丰度稀土铈高附加值利用开辟了新路径。沈岳松介绍，新型稀土基系列催化剂脱硝效率高，活性温度宽，使用寿命超过5年，显著优于商用中温钒基催化剂。
　　其次，团队发明了整体蜂窝式脱硝催化剂的关键制备技术，解决了蜂窝催化剂的高活性与高强度难以并存的问题，实现了载体钛白粉的国产化。通过化学修饰、纳米改性，团队提升了国产钛白粉性能，既解决了其脊性成型难问题，又使原料成本下降了20%。
　　再次，团队开发了轻稀土基催化剂的应用与再生利用技术，实现了稀土基催化剂在不同工况下脱硝低氨逃逸的高效稳定运行和循环再生。沈岳松介绍，他们还研发了失活催化剂负压清灰、超声水洗及活性修复等系列再生新工艺及装备，二次脱硝成本降低40%。
　　2016年，稀土基脱硝催化剂被工业和信息化部、科学技术部和环境保护部三部委联合指定为钒基脱硝催化剂的替代品，脱硝工程已在中国华能集团有限公司、中国大唐集团有限公司、中国神华集团有限责任公司等全国280多家火电、建材、化工行业应用。
　　（金凤 杨芳）