巫毅飛，葉凱，張躍，趙亞飛，謝慶亮

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

氨在常溫常壓下極易溶于水，環(huán)境空氣中的水分在分別吸收了空氣中的二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）后形成亞硫酸、亞硝酸，進(jìn)而與氨相互作用，生成硫酸銨、硝酸銨，最終以PM2.5的形態(tài)作用于環(huán)境空氣中[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)氨排放量約為1000 萬(wàn)t/a，工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)氨排放占比分別約為20%、50%、30%，其中工業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)均可實(shí)現(xiàn)有組織氨排放收集管理。本文通過(guò)對(duì)有組織氨排放源進(jìn)行梳理，對(duì)其發(fā)生機(jī)制進(jìn)行簡(jiǎn)明闡述，對(duì)含氨廢氣治理技術(shù)進(jìn)行分析，以期為含氨廢氣治理技術(shù)的研究和應(yīng)用提供參考。

1 氨排放源及發(fā)生機(jī)制

1.1 脫硝治理環(huán)節(jié)

2017 年全國(guó)NOx排放量約為1785 萬(wàn)t，隨著鋼鐵、水泥、焦化行業(yè)實(shí)施超低排放標(biāo)準(zhǔn)，脫硝技術(shù)的應(yīng)用也變得更加廣泛。在脫硝過(guò)程中，由于化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的不完全、流場(chǎng)不均導(dǎo)致的局部氨濃度過(guò)高、催化劑中毒，都會(huì)直接導(dǎo)致氨排放污染問題。隨著超低排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，NOx排放濃度將進(jìn)一步下降，氨用量的加大可能導(dǎo)致氨污染加劇。

1.2 化工行業(yè)

我國(guó)2022 年合成氨產(chǎn)能達(dá)6760 萬(wàn)t，合成氨廠內(nèi)眾多環(huán)節(jié)均會(huì)出現(xiàn)NH3污染問題[2]。2022 年尿素產(chǎn)能為6554 萬(wàn)t。尿素制備中NH3與CO2（摩爾比2.8—4.5）在合成塔13.8—24.6MPa、180℃—200℃的條件下反應(yīng)得到氨基甲酸銨，在該生產(chǎn)過(guò)程中同樣會(huì)出現(xiàn)NH3污染問題。

1.3 其他行業(yè)

半導(dǎo)體行業(yè)中GaN 制備采用金屬有機(jī)物氣相沉積法，三甲基鎵和氨分別是鎵源和氮源。2022 年，國(guó)內(nèi)MOCVD 設(shè)備保有量約為2500 臺(tái)，氨用量超過(guò)3 萬(wàn)t，其中70%—80%隨尾氣排出[3]。養(yǎng)殖畜牧業(yè)氨排放量可達(dá)500 萬(wàn)t/a 左右，動(dòng)物體內(nèi)的氨基酸降解轉(zhuǎn)化形成尿素，尿素伴隨著大量動(dòng)物糞便的堆積發(fā)酵產(chǎn)生氨。

2 含氨廢氣治理技術(shù)

2.1 低溫等離子技術(shù)

等離子體是由氣體電離產(chǎn)生的非凝聚態(tài)電中性的帶電離子態(tài)。王麗[4]等人研究表明，反應(yīng)溫度為410℃時(shí)，等離子體協(xié)同F(xiàn)e 基合成氨催化劑的氨降解效率達(dá)99%。張秀之[5]等人在聚落化豬場(chǎng)進(jìn)行具體的等離子脫氨實(shí)驗(yàn)，低溫等離子處理效率最高可達(dá)70.03%，采用低錳系催化劑協(xié)同處理，除氨效率可額外提升4.64%。

2.2 氨選擇性催化氧化（NH3-SCO）

氨選擇性催化氧化技術(shù)是指在催化劑的作用下，氨可直接分解為氮?dú)夂退H3-SCO 技術(shù)中催化劑主要有貴金屬、過(guò)渡金屬等[6]。目前對(duì)于氨催化氧化催化劑的研究主要圍繞載體效應(yīng)、元素/氧化物摻雜、復(fù)合改性、制備工藝優(yōu)化等幾個(gè)方面。

2.3 其他技術(shù)

氣態(tài)膜氨分離技術(shù)是將含氨廢氣收集后，通過(guò)中空纖維膜滲透到另一側(cè)，實(shí)現(xiàn)氨氣的富集濃縮及純化過(guò)程，純化后的氨氣采用純水進(jìn)行吸收，制備得到15%濃度的氨水。該種厭氧菌無(wú)須有機(jī)碳源進(jìn)行培養(yǎng)，避免了大量溫室氣體的產(chǎn)生，但菌株的生長(zhǎng)環(huán)境要求較為苛刻，容易受酸堿度、溶解氧含量、溫度等因素影響[7]。

3 總結(jié)與展望

本文通過(guò)對(duì)不同行業(yè)領(lǐng)域中典型的氨污染排放環(huán)境的梳理發(fā)現(xiàn)，氨污染涉及各個(gè)行業(yè)，這將推動(dòng)含氨廢氣治理技術(shù)如低溫等離子、氨選擇性氧化、膜分離、生物法等得到廣泛研究。隨著我國(guó)對(duì)PM2.5形成機(jī)理研究的深入，人們逐漸認(rèn)識(shí)到氨排放在PM2.5形成中起到的作用。各行業(yè)的氨治理技術(shù)將持續(xù)深入研究，以積極應(yīng)對(duì)未來(lái)可能到來(lái)的含氨廢氣治理階段。