航行在远洋的货轮、邮轮，其柴油发动机排出的尾气中，超过90%的氮氧化物是难溶于水的NO——这种“顽固分子”像油滴浮在水面，传统海水洗涤技术只能去除不到10%。近日，我国山东大学团队公布了一项船舶脱氮新方案：用“海水+过硫酸钠+尿素”的复合体系，不仅能让NO的“消失率”提升22%，还能减少二次污染的硝酸盐排放，为船舶尾气治理提供了“绿色配方”。

传统脱氮的“卡脖子”难题：NO像“油”，海水洗不净
船舶尾气中的NO是典型的“水不溶户”，传统海水洗涤技术只能通过物理溶解“带走”少量，实际脱除率不足10%。为了让NO“溶解”，工程师会添加强氧化剂，但部分氧化剂成本高、毒性大（比如臭氧），或稳定性差（比如次氯酸钠），难以适应船舶的特殊环境。

海水不只是“载体”：它是脱氮反应的“助攻手”
山东大学团队尝试将两种“安全选手”结合：过硫酸钠（Na₂S₂O₈）是环保型强氧化剂，稳定性好、成本低；尿素是常见的碱性还原剂，能将NO转化为无害的氮气。但关键问题是：船舶上最易得的载体是海水，这套组合在海水中效果如何？

实验发现，海水不仅是“溶剂”，更是“催化剂”。海水中的氯离子（Cl⁻）、碳酸氢根（HCO₃⁻）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。

脱氮效果怎么调？这些参数是关键
团队通过实验验证了多个核心变量的影响：

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，每升溶液吸收的NO量从0.012克涨到0.095克。高温能加速过硫酸钠分解，生成更多自由基，就像“给反应踩了油门”。
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。
尿素的“隐藏技能”：拦截二次污染
传统氧化法脱氮会生成大量硝酸盐（NO₃⁻），排放后可能导致水体富营养化。但实验中，添加尿素的体系硝酸盐浓度仅14.93mg/L（国际海事组织标准为60mg/L），远低于无尿素时的194.54mg/L。原来，尿素像“拦截员”，能将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，这套方案已通过模拟实验验证。研究人员表示，海水是船舶最易得的资源，过硫酸钠和尿素成本低、易储存，未来有望直接应用于现有洗涤设备。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，让脱氮更高效、更稳定。

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坚实的“保护伞”。

来源: 化学工程前沿FCS