航行在大海上的船舶，其柴油发动机排放的氮氧化物（NOx）是海洋环境的一大“隐形杀手”——其中90%以上是难溶于水的NO，传统海水洗涤技术只能去除不到10%的NO。近日，我国山东大学团队提出了一套“海水+过硫酸钠+尿素”的复合脱氮方案，不仅能高效“吃掉”NO，还能减少二次污染的硝酸盐排放，为船舶尾气治理提供了新思路。

船舶脱氮难题：NO像“油滴”，海水洗不净
船舶尾气中的NO难溶于水，就像油滴浮在水面上，传统海水洗涤技术只能通过物理溶解“带走”少量NO。为了让NO“溶解”，工程师常添加强氧化剂，但部分氧化剂成本高、毒性大，不适合船舶使用。

山东大学团队盯上了两种“安全选手”：过硫酸钠（Na2S2O8）是一种环保型强氧化剂，稳定性好、成本低；尿素则是常见的碱性还原剂，能将NO转化为无害的氮气，减少二次污染的硝酸盐。但问题来了：船舶上最易得的载体是海水，这套“过硫酸钠+尿素”组合在海水中效果如何？

海水是“助攻”：自由基更多，反应更稳
实验发现，海水不仅是“载体”，更是“催化剂”。海水中的氯离子、碳酸氢根等成分，能与过硫酸钠分解产生的硫酸根自由基（·SO₄⁻）、羟基自由基（·OH）反应，生成更多活性自由基（如·Cl、·CO₃⁻），就像给反应“加了把火”。数据显示，使用海水载体时，NO的归一化浓度（出口浓度/进口浓度）最低降至0.099，比去离子水体系低了22%，相当于每升溶液能“吃掉”0.108克NO。

温度、浓度怎么调？最优参数有讲究
团队测试了多个关键变量：

温度越高越有效：从20℃升到70℃，NO的归一化浓度从0.867降到0.143，吸收量从0.012g/L涨到0.095g/L。这是因为高温能激活过硫酸钠，生成更多自由基。
过硫酸钠加0.1mol/L最划算：浓度低于0.1mol/L时，自由基不够用；超过0.1mol/L后，效果提升有限，性价比最高。
尿素加0.5mol/L刚好：尿素能“吃掉”反应中间产物（如NO₂⁻），避免NO再生。但加太多也没用——超过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）时，自由基活性下降；pH=8时，自由基浓度最高，脱氮效果最好。
二次污染少：尿素“拦截”硝酸盐
更关键的是，这套方案解决了传统氧化法的“后遗症”——大量生成硝酸盐（NO₃⁻）会导致水体富营养化。实验显示，添加尿素后，硝酸盐浓度从无尿素时的194.54mg/L降至14.93mg/L（符合国际海事组织60mg/L的标准）。尿素就像“拦截员”，把氧化生成的硝酸盐还原成氮气，既脱氮又环保。

未来：船上就能用的“绿色配方”
目前，团队通过模拟实验验证了方案的可行性，下一步将探索实际船舶尾气中的复杂工况（如同时存在SO₂、高湿度等），优化参数。“海水是船舶最易得的资源，过硫酸钠和尿素成本低、易储存，这套方案有望直接应用于现有洗涤设备。”研究人员表示。

从“洗不净”到“吃得掉”，从“污染水”到“环保水”，这套“海水+过硫酸钠+尿素”的组合，或许能让船舶尾气中的NO“消失”得更彻底，为海洋环境撑起一把更有效的“保护伞”。

来源: 化学工程前沿FCS