促風煙俱凈 守藍空萬里
——記昆明理工大學環境科學與工程學院教授李凱

□ 宋 潔

團隊合影

云南位于我國西南的邊陲，兼具低緯氣候、季風氣候、山原氣候的特點，自然資源品種多樣化，是人類文明重要的發祥地之一。因歷史文化悠久，自然風光絢麗，氣候溫度適宜，云南一直以來是國內旅游的首選地之一。

然而，云南的生態卻是極其脆弱的。我國工業化時期的產業布局和改革以后的產業大多以自然資源的開發為導向，由此導致云南省的產業對自然資源十分依賴，隨著對自然資源的開發和云南工業的發展，其生態環境也受到了不同程度的污染和破壞。其中大氣污染是主要的環境問題之一。

云南的大氣污染物主要有塵(粉塵、降塵、煙塵) 、二氧化硫、氮氧化物及一些具有地區性特征的大氣污染物，其中塵污染和局部性特征污染十分突出。多年來，昆明理工大學環境科學與工程學院教授李凱一直關注云南省的大氣污染狀況，針對云南的大氣污染特點積極展開大氣污染防治技術的開發與研究，竭盡全力為云南的環境保護和可持續發展貢獻力量。

做“得寸進尺”的鉆研者

俄國著名生理學家巴甫洛夫說過：“科學的未來只能屬于勤奮而謙虛的年輕一代。”這句話在當今社會越來越有所體現，越來越多的青年科研者在科學研究中發揮著越來越重要的作用。

2018年6月，李凱正式從昆明理工大學環境科學與工程學院副教授晉升為教授，彼時他才32歲，已經任博士生導師1年了。從學生到教授，從青澀到成熟，是他的堅持將這些年串聯起來形成了一段快速而又充實的成長歷程。

2005年的夏天，李凱從天津靜海一路南下來到云南昆明求學。在這之前，盡管李凱已經對我國的環境污染有了一定的了解，但直到他真正走入昆明理工大學環境科學與工程學院環境工程系的課堂，他才意識到我國的環境保護有多迫切。也就是在這時，用科研改善環境的夢想種子悄悄根植于心底。

本科期間，李凱接觸到大氣污染控制技術，他投身其中，勤勉地鉆研相關知識。在學術氛圍濃厚的昆明理工大學環境科學與工程學院，4年的時間一晃而過，這對李凱來說是過于短暫的學習時間，所以他決定繼續留在母校深造并一口氣讀完了碩士和博士，在博士生畢業時他還獲得了云南省優秀畢業生和云南省三好學生的榮譽稱號，其博士論文也獲得云南省優秀博士論文。

其實學生時代的李凱已經凸顯出了他的科研才能，在2010年到2012年間，他總共獲得包括昆明理工大學“特殊貢獻獎”獎學金、昆明理工大學第三屆學術科技節先進個人、昆明理工大學研究生學術科技成果獎一等獎、昆明理工大學研究生學術科技成果獎二等獎等10多項榮譽。

畢業后的李凱順理成章地選擇了留在母校展開教學工作和從事大氣污染控制技術研究。選擇留校，一是他本人對母校有著深厚的感情；二是昆明理工大學是全國最早設立環境工程系的院校之一，在環境污染防治方面有著深厚的科研歷史和雄厚的科研資源，足以讓他自由地施展拳腳。

工作至今，李凱堅持在黃磷尾氣中有機硫的協同脫除技術及機理研究、冶煉煙氣、燃煤煙氣氣態污染物聯合脫除催化劑的開發及應用、低溫等離子體協同催化脫除氣體污染物技術研究等領域進行鉆研并取得了很多突破性成果。

如今，除了教授這一身份，李凱還是昆明理工大學學科方向團隊“燃煤煙氣凈化及資源化”團隊負責人和美國能源部項目組成員。他已經參與國家自然科學基金、原國家“863”計劃項目、省基金、校基金項目等10余項項目，主持國家重點研發計劃子課題項目1項、國家自然科學基金2項、省部級項目4項，并以第一作者或者通訊作者發表學術論文60余篇，其中35篇被SCI收錄；以第一發明人申請專利50余項，其中授權發明專利8項。主編出版學術專著5部。

2018年6月，李凱入選云南省科學技術協會啟動的首屆“青年人才托舉工程”，同年8月，李凱教授入選云南省中青年學術和技術帶頭人后備人才。

做“永不知足”的科研者

我國的大氣污染物主要來源于工業廢氣排放、汽車尾氣、生活燃煤等，分為顆粒狀污染物和氣態污染物。在大氣污染防控上，除了國家政策的保障更重要的是技術上的支持。“目前最常用的大氣污染物控制辦法是將污染物轉化成危害更小、處理更方便、可進行資源回收利用的低毒低害甚至無毒無害的產物。”李凱說。

“十二五”期間，我國磷化工行業重點針對基礎和通用產品的生產開展節能、降耗、減排，實施清潔生產和循環經濟，降低生產成本，減少生產對環境的影響。

這一時期，李凱主持了國家自然科學基金項目“生物炭載體催化劑同時催化脫除黃磷尾氣中H2S、COS和CS2研究”。

我國是全球第一大磷化工生產國，而磷化工是云南省的重要支柱產業之一，目前云南省黃磷生產企業占全國總數的三分之一。其中，黃磷是精細磷化工的基礎原料，也是高端磷產品的必需原料。但是目前國內黃磷生產仍然存在高污染、高能耗的現象。李凱表示：“實際上，黃磷生產過程中伴隨大量富含CO混合氣體的生成，每生產1t黃磷約產生2500～3000Nm3的尾氣，其中CO含量高達85%～95%。所以，黃磷尾氣是很好的化工原料和二次能源，尾氣通過凈化處理，可以生產一系列的碳一化工產品。”

然而，黃磷尾氣中的含硫雜質氣體是影響碳一化工的有害物質，用黃磷尾氣作碳一化工原料氣時必須去除H2S、COS、CS2等含硫雜質氣體。針對這一問題，李凱帶領團隊在項目前期采用催化水解法對COS、CS2的脫除開展了相關研究。由于黃磷尾氣中本身含有一定量的水蒸氣，因此水解法的能耗較低。

而對于黃磷尾氣中H2S的脫除，團隊利用黃磷尾氣中0.5%～1%的微量氧氣，使H2S在催化劑的催化作用下氧化為單質硫，由于催化劑對單質硫的吸附量遠比H2S大，氧化生成的硫被吸附在催化劑表面，可以實現對雜質氣體H2S的深度凈化。失效后的催化劑可經過再生后重新使用，再生過程中亦可回收硫磺副產品。

目前，李凱帶領項目團隊已經實現了對黃磷尾氣中H2S、COS和CS2的同時脫除。而實現對黃磷尾氣中H2S、COS和CS2同時推脫的充要條件就是要擁有對3種含硫氣體脫除效率高、低溫活性好，同時對CO有極微弱吸附能力的催化劑，如今，項目團隊已經開發出了多種高效同時脫硫催化劑，并且發表相關SCI論文20篇以上，申請相關專利達30項以上。

指導研究生實驗工作

除此之外，在國家自然科學基金項目“鉛鋅冶煉煙氣制酸尾氣中SO2、NOx和零價Hg協同凈化及機理研究”中，李凱開發了新型生物炭催化劑，實現了低溫條件下（100℃～250℃）對鉛鋅冶煉煙氣制酸過程中低濃度SO2、NOx和Hg的協同高效凈化。

接下來，李凱打算依托“冶金及化工行業廢氣資源化國家地方聯合工程研究中心”，立足云南冶金及化工行業典型廢氣凈化及資源化新技術的開發，擬分別對還原氣氛和氧化氣氛下多種氣態污染物的協同凈化開展相關的基礎研究工作，并在此基礎上，考察催化劑的穩定性和抗毒性能，開發有效經濟的再生技術。

繁忙的工作之外，李凱喜歡健身、喜歡讀書，熱衷于參加各種學術研討會。對他而言，全身心投入科研是生活中的常態，而偶爾努力享受生活是為了更好地展開科學研究。盡管我國大氣污染防治之路困難重重，但李凱正以更加斗志昂揚的精神狀態奔跑在大氣污染控制技術研究的路上，他迫切地希望自己能做出更多的科研成果，為祖國的藍空萬里，為祖國生態平衡做出更多貢獻。