航行在大海上的船舶，其柴油發動機排放的氮氧化物（NOx）是海洋環境的一大“隱形殺手”——其中90%以上是難溶于水的NO，傳統海水洗滌技術只能去除不到10%的NO。近日，我國山東大學團隊提出了一套“海水+過硫酸鈉+尿素”的復合脫氮方案，不僅能高效“吃掉”NO，還能減少二次污染的硝酸鹽排放，為船舶尾氣治理提供了新思路。

船舶脫氮難題：NO像“油滴”，海水洗不凈
船舶尾氣中的NO難溶于水，就像油滴浮在水面上，傳統海水洗滌技術只能通過物理溶解“帶走”少量NO。為了讓NO“溶解”，工程師常添加強氧化劑，但部分氧化劑成本高、毒性大，不適合船舶使用。

山東大學團隊盯上了兩種“安全選手”：過硫酸鈉（Na2S2O8）是一種環保型強氧化劑，穩定性好、成本低；尿素則是常見的堿性還原劑，能將NO轉化為無害的氮氣，減少二次污染的硝酸鹽。但問題來了：船舶上最易得的載體是海水，這套“過硫酸鈉+尿素”組合在海水中效果如何？

海水是“助攻”：自由基更多，反應更穩
實驗發現，海水不僅是“載體”，更是“催化劑”。海水中的氯離子、碳酸氫根等成分，能與過硫酸鈉分解產生的硫酸根自由基（·SO??）、羥基自由基（·OH）反應，生成更多活性自由基（如·Cl、·CO??），就像給反應“加了把火”。數據顯示，使用海水載體時，NO的歸一化濃度（出口濃度/進口濃度）最低降至0.099，比去離子水體系低了22%，相當于每升溶液能“吃掉”0.108克NO。

溫度、濃度怎么調？最優參數有講究
團隊測試了多個關鍵變量：

溫度越高越有效：從20℃升到70℃，NO的歸一化濃度從0.867降到0.143，吸收量從0.012g/L漲到0.095g/L。這是因為高溫能激活過硫酸鈉，生成更多自由基。
過硫酸鈉加0.1mol/L最劃算：濃度低于0.1mol/L時，自由基不夠用；超過0.1mol/L后，效果提升有限，性價比最高。
尿素加0.5mol/L剛好：尿素能“吃掉”反應中間產物（如NO??），避免NO再生。但加太多也沒用——超過0.5mol/L后，效果不再提升。
pH=8最理想：pH太低（4-7）或太高（8-11）時，自由基活性下降；pH=8時，自由基濃度最高，脫氮效果最好。
二次污染少：尿素“攔截”硝酸鹽
更關鍵的是，這套方案解決了傳統氧化法的“后遺癥”——大量生成硝酸鹽（NO??）會導致水體富營養化。實驗顯示，添加尿素后，硝酸鹽濃度從無尿素時的194.54mg/L降至14.93mg/L（符合國際海事組織60mg/L的標準）。尿素就像“攔截員”，把氧化生成的硝酸鹽還原成氮氣，既脫氮又環保。

未來：船上就能用的“綠色配方”
目前，團隊通過模擬實驗驗證了方案的可行性，下一步將探索實際船舶尾氣中的復雜工況（如同時存在SO?、高濕度等），優化參數。“海水是船舶最易得的資源，過硫酸鈉和尿素成本低、易儲存，這套方案有望直接應用于現有洗滌設備。”研究人員表示。

從“洗不凈”到“吃得掉”，從“污染水”到“環保水”，這套“海水+過硫酸鈉+尿素”的組合，或許能讓船舶尾氣中的NO“消失”得更徹底，為海洋環境撐起一把更有效的“保護傘”。

來源: 化學工程前沿FCS