绿色氧化技术课件

綠色氧化技術

一、綠色氧化技術概念二、OH·綠色氧化特性三、國際制取羥基自由基的主要方法

科學家必須克服保守思想，不顧習俗，不顧理論、經驗，不對長者與書本迷信，勇敢地提出自己的見解。為了科學，必須勇敢。現在科學發展很快，特別是基礎研究，實際是一種國際競賽，在工作中如果猶豫、等待、拖延，可能就被人超過，所以必須抓緊。在科學界、在企業中都有“跟蹤”的做法，這不是好做法，跟蹤可能永遠跟不上。我國的新技術研究和產業落後，原因就是在此。馬大猷綠色化學概念

綠色化學（greenchemistry）又稱為環境無害化學（environmentalbenignchemistry），在其基礎上發展的技術稱環境友好技術（environmentallyfriendlytechnology）、綠色技術（greentechnology）或潔淨技術（cleantechnology）是利用化學來防止污染的一門科學，其內容包括新設計或重新設計化學合成、製造方法和化工產品，是從根本上解決環境污染問題，是最理想的環境污染防止方法。綠色化學的目標是：化學過程不產生污染，即從源頭上消除污染。實現這一目標就不需要治理污染，因其根本就不產生污染，是一種治本的方法。綠色化學是當今國際化學科學研究的前沿

它吸收了當代物理、生物、材料、資訊等學科的最新理論和技術，是具有明確的科學目標和明確的社會需求的新興交叉學科。

從科學觀點看，綠色化學是化學科學基礎內容的更新；從環境觀點看，它是從源頭上消除污染；從經濟觀點看，它合理利用資源和能源、降低生產成本，符合經濟可持續發展的要求。綠色化學研究內容

綠色化學的基本思想可應用於化學化工的所有領域，既可對一個總過程進行全面的綠色化學設計，也可以對一系列過程中的某些單元操作進行綠色化學設計。主要研究：1.設計安全有效的目標分子2.尋找安全有效的反應原料3.尋找安全有效的合成路線4.尋找安全有效的反應條件5.尋找新的轉化方法綠色化學原則1.從源頭根除污染，而不是污染後再治理;2.設計合成方法時應具有“原子經濟性”，使參與反應過程的原子儘量全部轉入目標產品中;3.設計合成方法時應儘量不使用或不產生有毒有害物質;4.設計高功效、無毒性（或低毒性）的化學品;5.儘量不用輔助物質，需要使用時應儘量採用無毒物質;6.合成應在常溫、常壓下操作，並使能耗最小;7.最大限度地使用可再生原料;8.不產生或儘量減少副產品;9.不使用催化劑，必要時應選用高選擇性的催化劑;10.設計的化學品使用後應容易降解為無害物質，並能進入自然生態迴圈;11.分析方法應能真正實現線上監測，在有害物質形成前加以控制;12.選擇化工過程物質與使用應使化學事故的隱患最小.引起各國政府關注20世紀90年代後期興起的綠色化學熱潮得到各國政府的重視，作為未來化學工業、環境保護工程等發展的方向和基礎，各國紛紛出臺新政策、新獎勵，以促進綠色化學的發展。1995年，美國總統克林頓宣佈設立“總統綠色化學挑戰獎”美國在國家實驗室、大學與企業之間組成了綠色化學院

20世紀90年代日本政府提出21世紀重建綠色地球的“新陽光計畫”

1990年日本成立了“地球創新技術研究院”和“日本化學創新研究院”

1997德國政府提出“為環境而研究”的計畫英國政府於2000年頒佈綠色化學獎中國走經濟與社會持續協調發展道路的決心1993年中國政府編制了《中國21世紀議程》1997年由國家自然科學基金資助重大基礎研究專案《環境友好石油化工催化化學與反應工程》

中國科學技術大學成立綠色科技研究與開發中心四川大學成立綠色化學與技術研究中心

2000年大連海事大學承擔綠色化學合成羥基的國家自然科學基金重點專案等

綠色化學是利用化學來防止污染的一門科學，是從根本上解決環境污染問題，是最理想的環境污染防治方法。應用綠色化學原理治理環境污染的技術，又稱綠色氧化技術。綠色化學+環境科學綠色氧化技術綠色氧化技術概念（一）

綠色氧化技術（方法或流程，簡稱AOT或AOP）是指產生OH·鏈反應過程，以及產生的OH·誘發一系列的OH·鏈反應，攻擊水中各種污染物及微生物，直接降解為CO2、H2O及無機鹽，從根本上解決環境污染問題，實現零環境污染、零污染物排放。綠色氧化技術是在不斷提供OH·產生效率和應用效率的基礎上發展起來的。綠色氧化技術概念（二）1987年Glaze定義為產生足夠量的OH·來淨化水的方法。我們應重新定義為加工高濃度大產生量的OH·治理污染物。

環境工程應遵循準則綠色氧化技術8條準則1.採用無毒無害的化工原料或可再生資源，最好採用天然物質水和氧。2.採用先進的物理新技術實現化學反應過程零污染。3.設計具有無毒無害的高性能強氧化劑，在使用完後應降解成無害物質，並能進入自然生態迴圈。4.不使用催化劑、溶劑，不得已使用時必須是無害的。5.在常溫、常壓或者接近常溫常壓條件下進行化學反應。6.不產生副產品，或者儘量減少副產品。7.應具有“原子經濟性”，做到運行低成本、一次造價低、易操作、工藝流程簡化。8.綠色氧化設計須確保產品在生命週期內，對生產者和使用者都具有良好的保護功能，對人的傷害為零。

治理環境污染時應遵循上述8條原則。在設計污染治理時應把此8條原則作為設計主要內容。為了實現從源頭上解決環境污染問題，在綠色氧化方法技術時應把加工過程包括在內，即應按綠色方法12條要求加工羥基，這樣才有可能實現全過程的零污染、零廢棄物排放的問題。OH·綠色氧化特性

羥基自由基（Hydroxylradical，OH·）是一種天然淨化污染物的物質，它是一種強氧化劑，具有極強的淨化人為形成的污染物的功能，能清除低層大氣裏的污染物轉化為無害或者危害較小的化合物，起著淨化作用，有助於重建同溫層的臭氧層。能清除大氣中CO2、NO、SO2、CH4和其他一些有害物質。1.羥基自由基具有高的氧化電極電位1.30Cl2+2e=2Cl－氯氣1.50ClO2+e=Cl－+O2二氧化氯1.52MnO4－+8H++5e=Mn2++4H2O高錳酸根1.77H2O2+2H++2e=2H2O過氧化氫2.07O3+2H++2e=H2O+O2臭氧2.80（3.06）OH•+H•+e=H2OOH•氧化電極電位/V方程式氧化劑各種氧化劑的氧化電極電位2.羥基自由基參與的化學反應速率極大

羥基自由基參與的化學反應是屬於游離基反應，化學反應速度極快。對C－H、C－C鍵的有機物質的反應速率常數大多在109L/（mol·s）以上，達到或者超過擴散速率極限值[1010L/（mol·s）]。比臭氧反應速率高出7個數量級。

羥基反應的二級速率常數7.8×1072.0甘氨醯甘氨酸3.1×1097.0尿嘧啶1.0×1097.0葡萄糖3.1×1097.0胸腺嘧啶7.2×1087.0乙酸2.3×1010—血清白蛋白1.9×109—去氧核糖1.2×1097.0核糖4.1×1097.0去氧鳥苷酸1.9×1010—核糖核酸酶2.9×1097.0胞嘧啶1.5×1097.0正丙醇3.2×1092.0胞嘧啶核苷4.2×1097.0酚2.6×1011—過氧化氫酶4.7×1087.0甲醇4.3×1093.0苯甲酸5.0×108—卵磷脂3.2×1097.0苯3.0×1096.0－7.0組氨酸3.0×1097.4腺嘌呤3.6×1010—血紅蛋白4.5×1077.0H2O21.0×1010—鳥嘌呤2.5×1082.1Fe2+反應速率常數（L/mol·s）pH化合物反應速率常數（L/mol·s）pH化合物3.反應時間極短形成羥基的時間約為10-14s；羥基自由基反應時間約為1s；產生水合電子（eaq－）的反應時間約為10－12s；生物化學反應過程為1s～10s，如上表。4.OH•會誘發一系列的自由基鏈反應對污染物、微生物的破壞作用達到完全或接近完全破壞，最終降解為CO2、H2O和微量無機鹽，不存在有害有毒的殘留物、實現零污染、零廢物排放。5.無殘留物多餘的羥基最終生成物是無毒害的H2O、O2。國際制取羥基自由基的主要方法電子束輻射

羥基自由基（OH·）

光半導體催化FenfonH2O2UVO3激勵水制取OH的濃度和產生量小，只能在小範圍內進行實驗與應用研究；加工羥基自由基時需外加大量的藥劑及催化劑，存在成本高及安全等問題；由於紫外線照射（UV）穿透性能差；化學反映速率常數低於3L/mol·s，完成化學反應時間在20-90min；需附加龐大設備（鼓泡塔、氧化塔等），生化反應速率。

規模化生產高濃度OH是解決防治海洋生物入侵的關鍵科學問題。目前加工OH·存在的問題強電場放電作用時間

生物化學反應過程1.0－10

自由基及其參與的化學反應完全結束1.0

自由基擴散和均勻分佈時間10-7

水合電子解離時間：eaq－

H˙+OH－10-7OH˙、H˙、eaq－與生物分子、有機物進行的反應10-10－10-3

化學反應階段

水合電子形成：H2O+eeaq－10-12

激發分解：H2O*H˙+OH·10-14

離子－分子反應：H2O++H2OH3O++

OH·

10-14

激發：H2OH2O*,O2O2*10-15

電離：O2O2++e,H2OH2O++e10-17－10-16

物理階段反應過程反應時間（s）綠色氧化設計內容

絕色氧化設計內容包括有：原料、催化劑、溶劑、副產品和產品均應是無毒無害的，產生OH·的化學反應應是零污染。無害的原料：O2、H2O不產生副產品無害催化劑：不用催化劑無害產品：OH˙零污染化學反應：強電離放電+單分子化學有機物、生物體分解成無害物質H2O、CO2及無機鹽剩餘產品分解成無害物質：O2、H2O使用產品零污染過程氧化分解有害物質成為無害物質或有用原料溫和反應條件：常溫常壓綠色化學12條原則先進氧化技術8條原則綠色氧化技術的研究方向

應用強電場電離放電產生高濃度大產生量OH·方法；大幅度降低其工藝流程及設備，成數量級提高應用效率；擴大其應用領域，從淨化水延伸到氣、生物修復…

總之，採用強電場電離放電方法加工OH·方法是解決AOP現存問題最有效的方法。國際制取羥基自由基的主要方法電子束輻射

羥基自由基（OH·）

光半導體催化FenfonH2O2UVO3激勵水制取OH的濃度和產生量小，只能在小範圍內進行實驗與應用研究；加工羥基自由基時需外加大量的藥劑及催化劑，存在成本高及安全等問題；由於紫外線照射（UV）穿透性能差；化學反映速率常數低於3L/mol·s，完成化學反應時間在20-90min；需附加龐大設備（鼓泡塔、氧化塔等），生化反應速率。

規模化生產高濃度OH是解決防治海洋生物入侵的關鍵科學問題。目前加工OH·存在的問題強電離放電產生羥基自由基的等離子體化學反應過程O2H2ON2O2O(1D)O(3P)O3HO2·O2·－H·O2·－O3·－HO3·H+O2H2O*H·H2O+HO2·OH－O2H2OH2OH3O+N2+O2+O2N2O2+(H2O)H2OH3O+、O2OH·（Te≥8.4eV）e（Te≥12.5eV）電暈放電分解反應強電場放電電離反應H2OO3應用基礎研究

非平衡等離子體化學在工程化需要解決的問題：向反應體系裏高密集度氣體傳遞足夠大的能量以滿足氣體分子化學鍵斷裂形成新物質所需要的活化能；大幅度提高化學反應速率，簡化工藝流程以及化學反應條件；用物理參數控制化學反應方向、反應速率和產物。強電場電離放電是解決綠色化學、綠色氧化技術現存問題的最有效方法強電場電離放電方法產生羥基自由基的等離子體化學反應過程

電子能量大小決定了分子中電子運動、分子中原子間相互作用力、原子和分子的受激與電離等微觀的形態，決定化學反應能力與物質的性質。單位體積內電子從電場取得總功率22222eeeevvmEenP+=w·ne為電子濃度；me為電子品質；ve為電子碰撞頻率；ω為等離子體激勵頻率，E為氣體電離電場強度。

強電離放電的等離子體放映室構造

體積密度≥3.8g/cm3；導熱率≥21W/m·K；體積電阻率≥1015Ω·cm；熱膨脹係數為(6.5-7.5)×10-6mm/℃；表面粗糙度為Ra0.25-0.5μm；臨介擊穿電場強度≥250kV/cm；相對介電常數≥10；介質損耗＜3.9×10-4；吸水率為0.0%；抗彎強度＞280Mpa；矯曲度為0.404mm/100mm。

電介質的具體參數為：Al2O3AFM表面形貌流光放電時空演變過程陰極10ns陰極20ns陰極15ns陰極25ns陰極30ns陰極100ns陽極陽極陽極陽極陽極陽極高壓強電場DBD等效折合電場強度的變化高壓強電場DBD等效電容的變化高壓強電場DBD電介質層等效電容的變化δ電子平均能量Te（eV）放電電場強度Eg（×100kV/cm）12320302010

直流高電壓放電

脈衝高電壓放電介質阻擋放電強電離放電

強電離放電區弱電離放電區

高氣壓>0.1MPa

電子濃度ne（lgne/cm3）ne/n＜10-4Te=10eV10EgNeTe21電離流光占空比δ（%）

工業氣體電離放電主要參數對比圖高壓窄脈衝電暈放電直流高壓電暈放電

強電離放電

介質阻擋放電放電極H.V接地極高壓窄脈衝曝光時間1/100s曝光時間45s曝光時間45s曝光時間45s電暈流光高氣壓氣體放電等離子體區照片強電離放電一維演變形貌

注：在0.1MPa、E/n＞400Td，曝光時間1/125s

高氣壓強電場電離放電的電離強度照片強電場電離放電主要特性參數參數名稱參數值氣體壓強P≥0.01MPa激勵放電電場強度Eg＞100kV/cm激勵放電折合電場強度E/n400Td電子濃度ne＞1014/cm3電子平均能量Te12eV占空比δ≥1％電離度X＞10-4氣體溫度Tg~300K

電子能量(eV)00.050.100.150.200.25010203040

50

60

(ε)高壓脈衝電暈放電介質阻擋放電介質阻擋強電離放電

等離子體中的電子能量分佈曲線圖

N2、O2電離的G—Value值表反應式強電離放電弱電離放電N2+eN2++2eO2+eO2++2e2.272.070.0440.170注：G—Value值表示每100eV輸入能量的反應數目的比率

成功應用事例

羥基治理海洋生物入侵性傳播羥基治理海洋赤潮羥基資源化脫硫脫硝天然氣合成氨和液體燃料

運輸全球90％貨物全球8.5萬艘船舶每年排放100億噸壓載水全球攜帶生物：7000種/d浮游生物：1×108個/m3胞囊：3×108個/艙孢子：2.2×1010個/m3羥基治理海洋生物入侵性傳播

船舶壓載水是造成地理性隔離水體間有害生物傳播的最主要途徑。面臨嚴峻問題

船舶壓載水生物入侵性傳播是世界海洋面臨四大威脅之一（世界環保基金組織，GEF），全球航運業面臨的最大環境挑戰。海洋入侵生物造成後果：整個海洋生態系統破壞；經濟損失已超過百億美元；水中病原體危害人的健康及生命；無法控制入侵的海洋生物。

歐洲斑馬貝入侵北美洲五大湖後，又進入城市，阻塞水道濾網中華絨螯蟹大鬧美國海岸入侵生物肆虐美國海岸入侵金貝威脅著亞馬遜河盆地生態安全東亞金貝金貝吸附在管道、篩檢程式和抽水系統，威脅世界最大水力發電站正常運行。外來赤潮生物引發赤潮災害2002年5月4—14日福建霞浦縣沿海赤潮冰河星杆藻Alexandriumcatenella

斯氏梨形藻Scrippsiellatrochoidea微小原甲藻Prococentrumminimum入侵我國16餘種赤潮藻類適應我國海洋環境，引發赤潮。入侵沙飾貝破壞我國東南沿海生態安全沙飾貝沙飾貝佔據海岸基岩，導致藤壺、牡蠣等生物全部消失LymphocystisDiseaseVirus入侵，造成北方養殖業大幅度減產LymphocystisDiseaseVirus

來自韓國親牙鮃的淋巴囊腫病（Lymphocystisdisease）是海水魚病病毒，在我國北方大規模發生並多年流行，該病是一種危害嚴重的慢性病病毒，傳染性強、潛伏期長，在養殖條件下很難治癒。

海洋生物入侵性傳播災害引起

國際組織與航運大國的極大關注1993年美國國家自然基金（NSF），環境保護機構（EPA），國家海洋和大氣管理機構（NOAA），海軍研究所（ONR）等組成了ECOGAB機構，共同資助研究經費300萬美元，後來政府又注入專項研究經費2000萬美元；1999年，國際海事組織（IMO）與聯合國發展計畫署（ONDP）和全球環保基金會（GEF）合作實施一個全球專案《壓載水管理專案（GloBallast）》，經費為730萬美元；2004年2月12日國際海事組織在外交大會通過《船舶壓載水和沉積物的控制和管理國際公約》，制定了十分嚴格的標準。2004年4月，美國海洋和大氣局支持華盛頓大學、北卡羅萊納州大學、香農國家海事重點研究中心等9個單位聯合攻關“船舶壓載水生物入侵性傳播專項研究計畫”。2004年11月，由中國農業部、農業科學院和國際應用生物科學中心主辦的“中國外來生物入侵預防與管理”國際科學家峰會在北京舉行；

2004年，“新華社”在國際網站上做了“警惕外來生物隨壓載水而來”的專題報導；2004年，“內部參考”做了“壓載水引發的外來生物入侵問題亟須重視”的專題報導；2002年，國家科技部把“強氧化游離基殺滅海洋有害微生物的基礎研究”列為國家重大基礎研究前期研究專項；2004年，國家自然科學基金委員會把“氣體電離放電治理外來生物入侵性傳播研究”列為資助專案；2003年，科學時報、科技日報、經濟參考、中央電視臺等國內十餘家媒體分別報導了海洋生物入侵危害及研究進展。海洋外來生物入侵引起我國重視臭氧殺滅壓載水

入侵生物方法及存在問題2004年，美國華盛頓大學、北卡羅萊納州大學、香農國家海事重點研究中心等9個單位承擔“臭氧殺滅入侵生物專案”。空氣壓縮機臭氧發生器制氧機壓載艙高濃度10mg/L臭氧致死單胞生物；臭氧是強氧化劑（E0=2.07eV）嚴重腐蝕船艙塗層，腐蝕船體；設備龐大、附加設備多、能耗高；船艙大，臭氧難以均勻溶解於水中。在航深海更換壓載水方法及存在問題存在問題：壓載水中殘留大量入侵生物，排空法殘留原水5％，迴圈排放方法殘留原水10％。存在自由液面效應，導致穩定性降低；產生剪切彎矩，使船體結構強度降低；消耗能量過高，操作、運行時間過長。2000年IMO曾建議採用此法300km500m海岸氯及其化合物殺滅

入侵生物的研究及存在問題藥劑量過大，100mg/L——500mg/L；腐蝕船艙的塗層、泵、管道設施；壓載水船艙過大，難以攪拌均勻；液氯存在洩漏、爆炸等重大安全問題；生成致癌有機物；1988年Smethurst等學者認定此法不可行。羥基自由基治理壓載水中試實驗流程524136處理後壓載水壓載水∽220VO2、H2O71——羥基自由基溶液產生裝置；2——篩檢程式；3——流量計；4——閥；5——泵；6——液液混合器；7——採樣點

0.00.10.20.30.40.50.60481216異氧細菌總數（×104/mL）羥基自由基溶液比值濃度（mg/L）

羥基自由基對異養細菌的殺滅效果羥基自由基對葉綠素a影響關係曲線羥基自由基溶液比值濃度(mg/L)處理前處理後4m處處理後22m處0.00.20.40.604080120

葉綠素a含量(μg/L)各採樣點葉綠素a含量變化曲線接觸管道長度(m)051015202504080120

葉綠素a含量（μg/L）羥基自由基殺滅壓載水微小生物實驗數據採樣點異氧細菌密度/個/mL單胞藻密度/個/mL原生動物密度/個/mL01.3×1051.5×1053.1×1042m――8.6×104――4m――――――6m――――――8m――――――22m――――――羥基自由基對水質的影響實驗數據

/(

g·L－1)

/(mg·L－1)電導率/(S·m－1)pH濁度鹽度硝酸鹽亞硝酸鹽銨鹽磷酸鹽DOCOD殺滅前156.866.679.825.97.470.5447.38.130.431.351殺滅後184.11.10.432.913.24未檢出47.68.120.231.349變化量/%17.4－98.3－99.527.077.21000.59－0.12－50－0.006結論低濃度羥基溶液（比值濃度0.65mg/L左右）就能在4m壓載水排放管道中有效地殺滅壓載水微生物；同時去除COD到檢測下限，使無機氮在三態上的分佈更趨於無害，改善水質．剩餘羥基最後分解為H2O和O2，不產生二次污染．為解決外來生物入侵性傳的重大海洋生態災害問題提供了一種綠色新方法．H2O、O2OH·羥基藥劑赤潮羥基治理海洋赤潮2001年中國近岸海域共發生赤潮77次，累計面積達15000km2，對近岸海域環境品質亮出紅牌。DonaldM.Anderson認為目前國際上還沒一種有效治理海洋赤潮的方法。強氧化游離基殺滅赤潮微生物的研究成功，為治理赤潮提供了可行的、有效的源頭創新方法。2002年5月4—14日福建霞浦縣沿海赤潮日本灣赤潮

2000年東海赤潮赤潮異彎藻夜光藻中肋骨條藻裸甲藻浮動灣角藻金藻角毛藻強氧化游離基殺滅部分藻種照片強氧化游離基治理海洋赤潮流程示意圖∽220V

海水OH.溶液H2O、O2

海水泵溶解器OH·溶液等離子體反應室羥基溶液產生設備∽220V海上治理赤潮試驗海上實驗照片資料來自中央電視臺在膠州灣近岸殺滅圍隔內赤潮生物實驗數據序號赤潮生物種類臭氧水濃度(mg/L)致死率(24h)(%)致死率(48h)(%)02.62赤潮生物濃度(cell/mL)加藥24h後赤潮生物濃度(cell/mL)加藥48h後赤潮生物濃度(cell/mL)1洛氏角刺藻(Chaetoceroslorenzianus)283500014000400099.599.92彎角刺藻（Ch.curvisetus）2646000未檢出未檢出100100.03並基角刺藻（Ch.decipiens）223000未檢出未檢出100100.04圓柱角刺藻（Ch.terres）63300未檢出未檢出100100.05雙突角刺藻（Ch.didymus）22000未檢出未檢出100100.06角刺藻（Ch.sp.）14000未檢出未檢出100100.07窄隙角刺藻（Ch.affinis）314600未檢出未檢出100100.08擬菱形藻（Nitzschiasp）5786000未檢出400010099.99新月菱形藻（Nitzschiaclosterium）606002000未檢出96.7100.029膝溝藻孢子（Gonyaulaxcysts）2000未檢出未檢出100100.030多甲藻孢子（Prei.cysts）2000未檢出未檢出100100.031亞力山大藻（Alexandriumsp.）2000未檢出未檢出100100.0

合計11740000280001400099.8999.9\\\\\\\\\\75%85%100%

中宇宙、海洋近岸圍隔實驗數據：低濃度（0.68mg/L）、快速（≤6s）殺死赤潮微生物；赤潮微生物細胞密度從1174×104/mL減少到2.8×104/mL，致死率99.9％；細菌、弧菌分別從4.6×104/mL、3.1×104/mL減少到零，致死率100％；葉綠素a、b和類胡蘿蔔素衰減率為100％；脫鎂葉綠素增加15.5倍；藻細胞脂質過氧化程度升高2倍；對單糖、多糖、蛋白質、DNA、RNA有強烈的破壞作用；抗氧化酶系中CAT、POD、SOD活性有明顯的破壞；海水中DO飽和度增加77.2％；亞硝酸鹽、銨鹽、COD濁度均有明顯下降；剩餘羥基藥劑分解成H2O、O2等；微生物的屍體分解成CO2、H2O和微量無機鹽。

試驗表明強氧化游離基有效解決了海洋動力學難題，成為治理赤潮的理想方法。羥基自由基脫硫、脫硝

我國是世界上唯一以煤為主要能源的國家，全國煤燃燒排放SO2量為24兆噸，成為世界第一排放大國，造成近千億元的經濟損失。無污染開發利用豐富的煤炭已成為解決我國能源可持續發展戰略課題。國際公認最先進的幹法脫硫是日本原子力研究所開發的電子束脫硫法，在我國成都電廠進行30×10－4Nm3/h試驗。氨脫硫噴淋吸收塔圖石灰水活性碳吸附幹法脫硫回收硫酸銨電收塵器電子束法脫硫脫硝流程示意Φ13m×H47mL20m×B8.8m×H13.4m×3L13m×W4.2m×2.5m×21H2O2粉塵489OH·(b)管道脫硫法412H2O粉塵10H2SO4489OH·(a)脫硫回收法圖中1、增濕塔，2、電收塵器，3、電子束脫硫反應器，4、直流高壓電源，5、高電壓源及穩壓燈絲電源，6、電子加速器，7、抽真空系統，8、等離子體源，9高頻電壓電源，10、電收霧氣羥基自由基脫硫方法N2O2N2+O2+O2N2HNO2HNO3H2ON2O5NO2NO3OONONON2NO2OHO2·OH

·OH·SO2HSO3OSO3H2SO4H2OSO4+eaq

－OSO2e（Te≥12.5eV）強電場放電電離反應羥基脫硫、脫氮等離子體化學反應過程實驗數據含水量[%(v/v)]

含水量對SO2

脫除率的影響02040608010002468Q=0.1m3/hQ=0.2m3/h唯02040608010000.20.40.60.8H2O(g)=5.0%(v/v)H2O(g)=3.6%(v/v)反應時間(s)反應時間對SO2脫除率的影響SO2

脫除率

(%)SO2

脫除率

(%)含氧量對SO2脫除率的影响SO2

脫除率(%)含氧量(%)0481216202420406080100

SO2原始濃度對其脫除率的影響SO2

脫除率(%)SO2原始濃度（×10-6）04008001200160020002400020406080100

SO2

脫除率(%)氣體流速（m/s）0.20.40.60.81.01.2020406080100

氣體流速對SO2脫除率的影響溫度對SO2脫除率的影響溫度（℃）SO2

脫除率(%)406080100120140160405060708090100

CH4、N2強電離放電NH3吡咯2-甲基-1，4戊二烯1，4－庚二烯α-氨基吡啶高頻高壓電源NHNH2N

常溫常壓或者接近常溫常壓下，不用催化劑,可將CH4+N2在強電場電離後，按預先設計的結構在分子層次上加工成NH3和燃料油。強電場電離放電合成新物質研究常壓條件強電離放電合成氨波長

Wavenumbers(cm－1)吸收度

Absorbance284167(1)pyrrole(吡咯

)324067(2)1,4-pentadiene,2-methy1-.(2-甲基-1、4-戊二烯

)

(3)2-pyridinamine.(α-氨基吡啶

)（4）鄰二甲基吡咯合成燃料油的質譜圖

（5）α-甲基吡嗪

（6）1—己炔（7）1,4-Heptadiene

1,4-庚二烯

（8）多環有機物合成燃料油的質譜圖國內外合成NH3研究水準對比

國外先進水準我們研究水準研究單位日本青山大學大連海事大學原料H2+N2CH4+N2氣體放電條件射頻放電微波放電強電離放電13.56MHz2540MHz0.01MHz反應條件壓力650Pa，溫度347℃壓力105Pa，溫度87℃，停留時間2h1.72×10-4h催化劑直徑0.5mm長50mm的100根純鐵絲催化劑無催化劑產物NH3NH3及液態吡咯、2－甲基－1，4戊二烯、氨基吡啶、1，4－庚二烯合成氨濃度1.1mmol/g1.5mmol/g12500ppm,相當於1.91×104mmol/g比值1.01.