含氨廢氣污染治理技術現狀及展望

巫毅飛，葉凱，張躍，趙亞飛，謝慶亮

（福建龍凈環保股份有限公司，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，進而與氨相互作用，生成硫酸銨、硝酸銨，最終以PM2.5的形態作用于環境空氣中[1]。據統計，我國氨排放量約為1000 萬t/a，工業、養殖業、農業氨排放占比分別約為20%、50%、30%，其中工業與養殖業均可實現有組織氨排放收集管理。本文通過對有組織氨排放源進行梳理，對其發生機制進行簡明闡述，對含氨廢氣治理技術進行分析，以期為含氨廢氣治理技術的研究和應用提供參考。

1 氨排放源及發生機制

1.1 脫硝治理環節

2017 年全國NOx排放量約為1785 萬t，隨著鋼鐵、水泥、焦化行業實施超低排放標準，脫硝技術的應用也變得更加廣泛。在脫硝過程中，由于化學反應發生的不完全、流場不均導致的局部氨濃度過高、催化劑中毒，都會直接導致氨排放污染問題。隨著超低排放標準的實施，NOx排放濃度將進一步下降，氨用量的加大可能導致氨污染加劇。

1.2 化工行業

我國2022 年合成氨產能達6760 萬t，合成氨廠內眾多環節均會出現NH3污染問題[2]。2022 年尿素產能為6554 萬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℃的條件下反應得到氨基甲酸銨，在該生產過程中同樣會出現NH3污染問題。

1.3 其他行業

半導體行業中GaN 制備采用金屬有機物氣相沉積法，三甲基鎵和氨分別是鎵源和氮源。2022 年，國內MOCVD 設備保有量約為2500 臺，氨用量超過3 萬t，其中70%—80%隨尾氣排出[3]。養殖畜牧業氨排放量可達500 萬t/a 左右，動物體內的氨基酸降解轉化形成尿素，尿素伴隨著大量動物糞便的堆積發酵產生氨。

2 含氨廢氣治理技術

2.1 低溫等離子技術

等離子體是由氣體電離產生的非凝聚態電中性的帶電離子態。王麗[4]等人研究表明，反應溫度為410℃時，等離子體協同Fe 基合成氨催化劑的氨降解效率達99%。張秀之[5]等人在聚落化豬場進行具體的等離子脫氨實驗，低溫等離子處理效率最高可達70.03%，采用低錳系催化劑協同處理，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是指在催化劑的作用下，氨可直接分解為氮氣和水。NH3-SCO 技術中催化劑主要有貴金屬、過渡金屬等[6]。目前對于氨催化氧化催化劑的研究主要圍繞載體效應、元素/氧化物摻雜、復合改性、制備工藝優化等幾個方面。

2.3 其他技術

氣態膜氨分離技術是將含氨廢氣收集后，通過中空纖維膜滲透到另一側，實現氨氣的富集濃縮及純化過程，純化后的氨氣采用純水進行吸收，制備得到15%濃度的氨水。該種厭氧菌無須有機碳源進行培養，避免了大量溫室氣體的產生，但菌株的生長環境要求較為苛刻，容易受酸堿度、溶解氧含量、溫度等因素影響[7]。

3 總結與展望

本文通過對不同行業領域中典型的氨污染排放環境的梳理發現，氨污染涉及各個行業，這將推動含氨廢氣治理技術如低溫等離子、氨選擇性氧化、膜分離、生物法等得到廣泛研究。隨著我國對PM2.5形成機理研究的深入，人們逐漸認識到氨排放在PM2.5形成中起到的作用。各行業的氨治理技術將持續深入研究，以積極應對未來可能到來的含氨廢氣治理階段。