新的二氧化硫转化方法可能会改变当前的工业技术

宾州州立大学的科学家称，通过一步法，等离子增强的催化过程将尾气中的二氧化硫转化为纯硫可能会为当前的多级热，催化和吸收过程提供一种有希望的，对环境更友好的替代方案。

宾州州立大学EMS能源研究所副研究员王晓星说：“二氧化硫会引起诸如酸雨之类的重大环境问题，并且可能导致海洋酸化。” “硫也有助于细颗粒物在我们呼吸的空气，可以比更严重的硫 氧化物本身。”

根据《柳叶刀》全球疾病负担研究(2015年发布)，据估计，暴露于颗粒物会导致420万人过早死亡和超过1亿残疾调整生命年，该寿命年可衡量因疾病，残疾或死亡所致的损失年数。

Wang认为，当前的脱硫方法可以成功地从尾气流中去除二氧化硫，但并非没有明显的缺点。

例如，烟气脱硫技术是捕获二氧化硫的最常用方法，但是这些过程会产生大量的固体废物，需要以金属硫酸盐的形式进行处理。此外，这些过程产生需要额外处理的废水，使得整个方法成本高昂且对环境不利。

另外，二氧化硫可以通过催化作用(一种由催化剂和通常为氢，甲烷或一氧化碳等还原剂引起的化学反应)还原为固体元素硫，然后用作肥料等的原料。然而，在传统的催化方法中通常需要高温以达到高转化率。据科学家称，这是不理想的，因为它会消耗大量能量，并且会降低催化剂的活性。

由于这些缺陷，Wang和他的同事测试了一种新颖的技术，即一步一步的低温等离子体辅助催化工艺，该工艺无需高温，并且产生的废料比烟气脱硫技术少得多。

为了测试此过程，研究小组将硫化铁催化剂装入填充床反应器中。然后，他们引入了氢气和二氧化硫气体混合物，它们以大约300华氏度的温度通过催化剂床。然后，他们打开了非热等离子体，反应立即开始发生。

完成该过程后，他们分析了样品以查看气体中有多少二氧化硫以及消耗了多少氢气。他们还收集并分析了积聚在反应器底部的固体硫。他们在ACS催化和最新一期的《催化》杂志上发表了他们的研究结果。

Wang说：“我们使用的温度为150摄氏度(约300华氏度)，高于硫的熔点，以避免硫沉积在催化剂上。” “通过该过程，催化剂显示出非常好的稳定性。运行数小时后，我们看不到任何失活。活性和选择性保持不变。”

研究人员还发现，该过程极大地促进了低温下二氧化硫的还原，使用氢气和甲烷分别将转化率提高了148%至200%和87至120%。

工程设计，技术和专业计划学院的助理教授西恩·克内希特(Sean Knecht)说，NTP之所以起作用，是因为高能电子与气体分子相互作用，从而产生反应性物质(自由基，离子和受激分子)，从而能够在低温下进行各种化学反应。

克内希特说：“结果是，电子能够在比热催化低得多的温度下通过离解和激发反应物来引发看似热力学不利的化学反应。” “如我们所显示的，如果这些反应可以在比热催化的典型温度低得多的温度下进行，那么输入到未来系统的功率将大大减少，这是很大的。”

Wang补充说，使用等离子可使他们仅用10瓦电就能达到最佳性能。另一个优点是，可以很容易地将可再生能源(例如风能或太阳能)应用于此过程，以向等离子体供电。