探索大气雾霾治理和绿色工业发展新途径

山东大学化学与化工学院朱维群教授传承创新精神，在空气污染的治理探索之路上标新立异，创造性地提出了燃煤烟气污染物干式高效脱除技术和二氧化碳减排及利用的新方法，形成了一套创新的大气净化产业技术理论体系。已发表数十篇学术论文，申请国家发明专利十余项，其中获得授权发明专利7项；完成项目鉴定成果3项，受邀在各种会议上做报告20余次。先后与多家企业合作，完成部分研究项目的工程转化。

追根溯源，为治理雾霾献力

全国大范围内的雾霾治理虽然取得了一定的成效，但是一些地区的雾霾还经常发生。朱维群发现，以前对于燃煤烟气常规污染物的治理对雾霾的减少并未起到多大的作用。追根溯源，目前大部分燃煤锅炉采用的湿法脱硫不仅投资大、运行费用高，脱硫废水难于处理，而且还存在着目前人们忽视的烟气废汽排放问题。脱硫之后加装的湿式电除尘或高效除雾器虽然能够将烟气中的部分固体颗粒除去，但却无法除去PM1.0以下的颗粒及水溶性物质。

按燃烧1吨煤湿法脱硫烟气带出1吨水汽，每年湿法脱硫向大气排放近40亿吨水汽。这种饱和水汽中含有大量水溶性盐，一种工况条件下的检测分析结果表明我国湿法脱硫烟气每年可能排放5600万吨水溶性盐，相当于三种常规污染物的总和，这应该是我国雾霾大面积、高强度发生的一个主要原因。

现有的烟气“脱白”和烟气干法脱硫技术对减少水溶性盐排放还是有些难度的：烟气冷凝法的水质不高，但操作成本却很高，水汽排放降低的程度也有限；而现有烟气干法脱硫虽然可以解决水汽及盐排放问题，但复杂的工艺和高的运行费用，令很多企业望而却步，更重要的是这种方法非常容易造成二次污染。

朱维群教授发表的《湿法脱硫治理燃煤污染或是雾霾重要成因》不仅指出了雾霾发生的一个主要原因，而且提出并开发了一种治理雾霾的烟气处理技术——燃煤烟气污染物干式高效脱除技术。该技术具有创新的理论基础，是燃煤烟气脱硫脱硝处理技术的一次革命。

为了克服烟气湿法脱硫技术存在的缺点，朱维群开发了一种燃煤烟气污染物干式高效脱除技术。工业试验证明，使用该技术不仅能够迅速减少污染物排放量，投资成本也大幅度降低。另外，使用的脱硫剂和脱硝剂都是固体粉末也消除了使用氨水或液氨带来的安全隐患。可以说，该技术是投资少、成本低、能耗低、水耗几乎为零的创新技术，为我国降低雾霾提供了一种有效的方法。燃煤烟气污染物干式高效脱除技术的应用效果非常显著，脱硝效率达到85%以上，SO₂从4000mg/Nm³脱除至35mg/Nm³以下，脱硫率高达99.1%以上。这是促进环保事业发展的又一新技术，市场空间广阔。

创新的二氧化碳封存利用之路

怎样利用化石能源而不排放二氧化碳，或者将二氧化碳经济有效的减排和利用，这是一个世界难题，它对于应对全球气候变化及世界可持续发展方面具有重要的意义。

CO₂的捕集封存利用（CCS/CCUS）始终是一个难以攻破的问题，尤其是其高成本、高能耗、长期安全性和可靠性不确定等诸多缺点。CCS还需要额外消耗能源，反而增加了一定的CO₂排放；虽然二氧化碳驱油是一种较好的CCUS方法，但驱油所用的CO₂大约会有2/3回到地表。

基于二氧化碳减排及封存利用理论，朱维群教授创造性的提出了在生产过程中不排放CO₂，而是直接转化为产品的化石燃料环境友好工业路线：将化石能源在利用中转变为清洁能源的氢能进行利用，同时将产生的二氧化碳直接封存做成产品是环境友好的能源工业路线；将二氧化碳封存产品继续开发生产成低内能的三嗪类高分子材料，替代一部分高能耗高排放的工业材料是低碳发展的材料工业路线。

在化石燃料利用过程中都可转化为H₂、CO₂和伴生的N₂，将一部分H₂与N₂反应成NH₃，NH₃与CO₂反应产生CO₂含量最高、能耗最少的稳定固体产品三嗪醇，剩余的H₂再用于发电。生产1吨三嗪醇需要消耗1吨的CO₂，因此可以说这是封存利用CO₂最有效的化学反应，也是氢耗量（能量消耗）最少的固定CO₂过程。他们申报并获得了山东省重点研发计划《二氧化碳高效封存利用产品的技术开发与工程示范》。

通过这一工艺流程，不仅可以让化石燃料全部成分得到利用，还能有效降低化石能源利用中的多种污染物对环境的污染。以CO₂封存产品为原料合成三嗪类高分子材料可替代一部分高耗能高排放的工业材料。三嗪类高分子材料具有无毒无味、耐腐蚀、耐高温、耐低温等优点，可广泛应用于建筑、车辆、航空航天、机电设备等领域，具有极高的经济效益和社会效益。