酵解风屏养殖废水零排放处理系统

吴庆标

-/资源与环境

猪场养殖水一直是影响我国水环境质量的重要农业污染源之一。现有的废水处理技术主要为种养结合（土地难配套、租金高、效益低、抽运设施投入大、人力成本高）、达标排放（要缴纳环保税、居民投诉、运营成本高、技术复杂且操作麻烦、达标困难、人力成本高）、异位发酵床（占地多、造价高、运行成本高、条件要求高、废气排放多、人力成本高）等。上述处理技术都存在不足，从而造成废水处置不到位，使不达标的养殖废水进入水体，影响区域地表水及地下水水质。

燃煤锅炉烟气超低排放控制技术

吴庆标

-/资源与环境

我国大气污染形式较为严峻，2019年全国338个地级及以上的城市中，有239个城市环境空气质量超标，占70.7%.污染天气频发是现阶段大气污染治理的焦点和难点，其中工业排放是大气污染的第一大排放源，包括二氧化硫、氮氧化物、烟（粉）尘等污染物排放。对此，国家出台系列政策严控燃煤电厂排放标准，坚决打赢“蓝天保卫战”。

节能型全自动污水处理装置及处理集成系统

吴庆标

-/资源与环境

污水问题是世界生存难题，也是国家淡水资源可持续发展急需解决的问题。污水构成成分复杂，具有区域性、适用性等特点，回收利用方法实施不便；污水杂质含量波动性较大，难以准确评估污染程度及变化规律，做针对性处理方案较困难；污水处理成本较高，部分污水产出地不具备处理污水的意识和能力。

电除尘与低温等离子体技术

吴庆标

-/资源与环境

大气污染严重影响着人民的身体健康和生活品质，近些年来越来越受到党和国家政府的重视。十九大报告提出：坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战，污染防治已上升为国家战略并被列入“十三五”三大攻坚战。《中华人民共和国大气污染防治法》要求：“防治大气污染，应当加强对燃煤、工业、机动车船、扬尘、农业等大气污染的综合防治，推行区域大气污染联合防治，对颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨等大气污染物和温室气体实施协同控制。”“生产、进口、销售和使用含有挥发性有机物的原材料和产品的，其挥发性有机物含量应符合质量标准或者要求。

生活垃圾阳光房处理技术

吴庆标

-/资源与环境

随着经济社会的发展，生活垃圾产生量逐年提高，并在前些年造成了垃圾围城的现象。对于干垃圾的处理，已经从原先的填埋处理走向了焚烧处理为主。而对于湿垃圾，由于其热值低，燃烧不完全，易产生有害物质，所以主要依靠生物技术资源化利用。

餐厨废弃物分质相梯级转化技术与应用

吴庆标

-/资源与环境

餐厨垃圾是指家庭、学校、机关、公共食堂以及餐饮行业的食物废料、餐饮剩余物、食品加工废料及不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物，是城市生活垃圾的一部分。垃圾处理是环保领域的支撑性产业之一，目前市场缺口明显，可增长空间巨大。而餐厨垃圾处理又是垃圾处理的重要一环，我国每年产生餐厨废弃物不低于6000万吨，年均增速达15%以上，潜在需求旺盛，具有良好产业发展契机。

用于汽车发动机燃烧性能评价的在线质谱仪

李海洋

-/资源与环境

汽车发动机动力来源于汽缸内油气的燃烧产生的爆发力对活塞的推动，因此发动机产生的动力大小与其燃烧状态密切相关。发动机燃烧状态可以通过对汽车尾气的成分及其中气溶胶颗粒的粒径和成分的实时监测做出评价。 我所研制了用于汽车发动机燃烧性能评价的在线质谱仪（专利号：200610011793�2，200610134947�7，200710011223�8）主要由飞行时间质谱仪和气溶胶粒径测量装置两部分构成。采用硅橡胶膜富集进样，对组分监测下限达到25ppb；电离源使用VUV光软电离，谱图识别简便；飞行时间质谱仪响应速度达微秒级，适于实时、在线分析；分辨率可达500；质量数范围为1-600。气溶胶粒径测量装置可准确测定10-1000nm粒径范围内纳米气溶胶的数浓度粒谱分布，粒子数浓度范围为1-108个/cm3，且可以实时监测气溶胶浓度及粒径分布的时间演变。仪器全部功能由计算机控制，集成化和自动化程度高，使用方便。 这种在线质谱仪操作简单，使用方便，整个仪器安装在体积为100×60×105cm的可移动框架上，便于实现现场分析。主要可应用于汽车发动机及其它内燃机燃烧性能的评价、汽车尾气中气溶胶和挥发性有机物浓度的在线监测、环境中气溶胶粒径分布的实时测量等领域。

高灵敏表面离子化检测器（SID）

关亚风

-/资源与环境

SID检测器是一种对有机胺类化合物具有高选择性和高灵敏度的检测器。它基于表面（热）离子化原理设计，利用有机胺类化合物在金属表面加热电离的特点对其进行检测。检测器适用于任何型号的气相色谱仪，可作为气相色谱专用型检测器。具有体积小、灵敏度高、选择性高的优点；可用于有机胺类和肼类化合物的检测；既可以与毛细管和填充柱气相色谱等系统联用，也可以作为传感器单独使用。 【主要技术指标】 最小检出量：10-15g/s（叔胺） 选择性：5-7个数量级（对烃类、酮类）使用温度：250-300℃ 适用载气：惰性气体，空气（用作传感器） 【技术特点】 该检测器只对有机胺类化合物响应高，而对烃类、含氧、含氮、含硫、含卤素以及芳烃类有机物响应值极低，响应比值达105~7。SID对水的响应值仅有胺的10-9，因此可以直接分析水中有机胺。

高精度在线测NH3仪

李海洋

-/资源与环境

NH3是大气环境中含量最多的碱性气体，能与NOx、SO2等酸性气体反应生成铵盐，为二次气溶胶的形成提供凝结核，加剧灰霾天气的生成。通过干湿沉降，大气中的NH3进入水、土环境，引起水域的富营养化和土壤酸碱性的改变。 我所研制的高精度在线测NH3仪，可用于重点行业大气污染源排NH3的高精度在线监测。仪器分析时间<1s，动态线性范围≥3个数量级，检测限0�001mg/m3，满足国家行业最新标准和超低排放监测的要求。 这种高精度在线测NH3仪具有灵敏度高、检测快速、结构简单、操作方便等特点，有望成为我国大范围组网监测污染源排放的NH3的最佳选择，市场应用前景广阔。

大气样VOC在线采样-富集-热脱附-色谱进样联用装置

关亚风

-/资源与环境

授权专利2项 合作与投资该联用装置由采样-脱水-富集柱-热脱附加热器、抽气装置和流路控制部分构成。装置以制冷压缩机为冷源，对大气样品中的组分进行低温吸附；再经过一次热脱附直接进入气相色谱仪进行分离分析，无需二级冷冻聚焦装置，实现了冷阱浓缩/热脱附装置与气相色谱仪的直接联用。相比于传统的以液氮和半导体制冷为冷源的热脱附仪，研制的联用装置的富集温度仅需要-10℃，结构简单、功耗小、成本低。对大气中挥发性有机物具有500~1000倍的富集倍数。 【主要技术指标】采样量：100~500mL抽气流量：15mL/min 热脱附温度：不大于300℃升温速率：150℃/min 色谱进样模式：阀进样 检出限：15~60ppb(V/V)，C2-C4烃，FID检测；冷却时间：不大于5min 总功耗：150W 整机重量：15kg（不包括色谱部分） 【技术特点】 采用多级混合吸附剂填充制备采样吸附管，能够在-10℃低温下对C2-C4烃类化合物实现高倍数富集。与传统的液氮和半导体制冷系统相比，功率消耗小、制冷效率高，成功解决了C2烃类的低温富集难题。装置可与任何通用型气相色谱仪或色谱-质谱仪直接联用，无需二级冷阱或者二次聚焦。

大气环境污染物在线检测质谱仪

李海洋

-/资源与环境

随着社会经济的迅速发展，日益严重的环境问题引起了人们的关注。环境污染物因其高积累性、毒性、致癌性、致畸性、致突变性等特性对人类造成了严重威胁。 本课题组以真空紫外灯为光源，研制单光子电离-化学电离复合电离源，采用射频四级杆与静电透镜共同实现离子的整形与调制，将离子压缩成扁平形束进入质量分析器，同时减少离子空间发散与能量发散，有效改善仪器灵敏度与分辨率，实现大气环境衡量有机污染物在线检测。 该仪器具有灵敏度高；分析时间短；能够实现痕量物质检测；软电离模式、碎片离子少，适合快速定量定性分析；采用单光子电离与化学电离复合电离源，有效拓宽待测物检测范围的优势。 【技术参数】 1�质量范围：1~500 2�质量分辨率：20003�检出限：ppt 4�检测线性范围：10ppt~100ppm 【应用实例】 针对大连市沙河口区室外空气进行采集分析，能够检出大气中多种痕量有机物，表明该仪器在环境污染物检测中具有广阔的应用前景。

水下机器人ROV

李华忠

-/资源与环境

水下机器人ROV为服务类机器人,以无人化为主,使其可在高危险、被污染以及零可见度的水域环境下工作,配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械臂等装置,可以完成实时视频传输声呐图像绘制,抓起重物等各种专业操作。目前,水下机器人已经在海洋探索渔业养殖水下检测维修、搜救、消费娱乐、军事、教育等领域广泛应用。本项目主要对深水水域的探索与作业等需求进行研究与开发,确定好机器人的结构和尺寸参数,使用建模软件进行三维建模,水下机器人配有六个电机作为动力源,实现四个自由度运动,分别为沿着xy、轴的平移和绕着z轴旋转,对水下机器人的运动学与动力学以及在水下运动约束下运动范围研究和分析,自主调整运动稳定性等。进行水下机器人的控制系统研究,控制系统分为上位机,下位机和通信,对水下机器人传感器、电机驱动模块和电机PID控制方式研究,使机器人在控制系统作用下能够在不同深度水域移动使用仿真分析软件对水下机器重要零件进行静力学分析和固有模态分析,主要是对水流动力学的仿真分析,并设计出实物样机,符合预定的研究指标,并在不同深度水域中验证机器人设计的合理性、鲁棒性。水下机器人代替深水作业人员进入不同深度水域开展监测和维护维修工作,进行电视成像精细检查,辅助生成符合行业标准规范的检测评估报告,为水下设备等制定养护修复方案提供重要分析依据和指导建议。

垃圾分解处理机

胡建敏

广东博士科技/资源与环境

本实用新型涉及一种垃圾分解处理机，包括设置在机座上的粉碎腔、设置在粉碎腔下端的压缩腔和与压缩腔连通的压缩箱，粉碎腔的上端设置有进料斗，下端设置有出料口，粉碎腔的下端还设置有用于控制出料口打开或关闭的密封开关，压缩腔的一端与出料口连通，另一端与压缩箱的一侧连通，压缩箱的另一侧设置有垃圾渣出口，压缩箱的下端设置有垃圾水出口；粉碎腔内设置有粉碎刀组，压缩腔内设置有螺旋叶片，食物垃圾经过粉碎腔粉碎后，进入压缩腔内，螺旋叶片将其压缩分离形成垃圾渣和垃圾水，再通过消毒杀菌、脱水去水、氧化提取和加入添加剂等步骤便可变成工业材料、饲料或有机肥料，无需经过下水管道排出不影响下水管道的水质，有效保护生态环境。 　　垃圾分解处理机（实用新型专利）生产；垃圾分解流程（发明专利）回收、生产、加工、销售、服务 　　项目核心创新点：主要协助环保部门将垃圾进行处理加工 　　项目详细用途：产品有工业用品，动物饲料，多种农作物肥料 　　预期效益说明：预计在一年内收入在5000万元以上

氯碱等企业氢气回收净化技术及制备

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

随着世界经济的发展，对清洁能源的需求，尤其对氢气特别是高纯氢气的需求越来越大。氯碱工业副产氢气量很大,通过对氯碱厂副产氢气进行分离提纯，开发了制取高纯氢的新工艺及设备。采用变温和变压相结合的再生工艺，强化了再生效果。在吸附剂再生过程中，分段加热吸附剂，既保证了再生效果又减少了再生气的用量。研究表明，此工艺的运用能大大提高副产氢气的分离效率，所得产品氢的体积分数可达到99.999%以上。氢气纯度：99.999%以上、含氧量小于0.5ppm、含水量小于5ppm，其他指标均能达到国标高纯氢参数指标。氯碱厂、钨钼材料厂、石英玻璃厂、多晶硅生产厂及相关生产企业。 目前多晶硅厂引进一套氢气回收净化系统需要上亿元，而我们设计的装置只要几百万的成本，全套设备也只有进口设备的十分之一的投资，是我国走自主创新、替代进口的理想技术产品。 效益分析 氯碱厂、多晶硅厂、钨钼材料厂回收系统技术均已成熟，已有多套产品投入运行，一套工业化装置的成本投资额在600万左右。

超重力法制备纳米聚苯胺纤维技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

纳米聚苯胺纤维在防腐涂料、超级电容器等领域具有重要的应用前景。超重力旋转床作为一种新型反应器，在化工过程强化等领域具有总要的应用，且无明显放大效应。采用超重力法制备纳米聚苯胺纤维，具有反应速度快，产品形貌均一，长径比大，分散性好等特点。目前已达到中试水平。

不锈钢装备在强还原性介质中的腐蚀控制新技术及应用

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

不锈钢是工业、科技、国防等领域应用最广泛的材料之一。不锈钢表面的钝化膜需要在氧化性环境中才能稳定地存在，因此不锈钢在氧化性环境中，例如大气、水环境、硝酸溶液等，具有良好耐蚀性，而在非氧化性或还原性环境例如高温稀硫酸、高温甲酸等介质中，由于表面的钝化膜不稳定，不能有效地保护基体，耐蚀性就很差；在含有能破坏钝化膜的有害离子的介质中，不锈钢的耐蚀性也很差。以化工、石化工业为例，在高温稀硫酸、高温甲、乙混合酸等介质中，奥氏体不锈钢腐蚀速度很快。由于温度较高，非金属材料在这种体系中不适用，国外部分企业采用耐蚀性更高的钛材或镍基耐蚀合金，但设备价格极其昂贵，同时材料来源和加工也非常困难。 该课题组研究开发了一种利用电沉积法在不锈钢表面制备钯系合金薄膜的技术，主要通过钯对不锈钢表面钝化性能的促进作用来提高不锈钢在非氧化性介质中的耐蚀性，并研究了在工程现场对不锈钢设备进行大面积施镀的技术。这种方法能够显著提高不锈钢在非氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，例如，在沸腾稀硫酸和沸腾甲、乙混合酸中，镀钯不锈钢的腐蚀速率可以降低三到四个数量级，在含有微量Cl、Br离子的环境中，耐蚀性也显著提高。已获得国家发明专利授权2项，拥有完整的自主知识产权。 技术特点 1）研究开发了在奥氏体不锈钢表面制备钯、钯-铜和钯-铬合金薄膜的工艺技术，工艺稳定可靠，镀膜厚度可以在0.5-3μm之间控制，膜均匀致密，具有良好的结合力和抗冲击性能。镀膜、镀液及刷镀过程中均不含有毒有害物质，环保性好。 2）镀膜不锈钢在非氧化性腐蚀介质中耐蚀性大幅提高，与未镀膜同种材料比较，在典型非氧化性环境（沸腾20%硫酸，沸腾90%乙酸+10%甲酸）中腐蚀速率降低约二到三个数量级。 3）传统的电镀或化学镀方法很难对大面积表面施镀，我们开发了可对大型不锈钢设备表面实施大面积快速电刷镀钯的工艺技术，并且能够针对在用的旧不锈钢设备进行表面处理和现场施工。 应用范围及市场分析：该技术最适用的场合是以高温稀硫酸等非氧化性腐蚀环境。前期曾在几个不同企业进行了现场实施，其中在某化纤厂的醋酸吸收塔的塔内水线附近和进料口镀膜约20平方米，效果良好，镀膜两年后内壁仍保持比较平坦，未发生过去1年即产生大量腐蚀坑的现象。 此外，在抽提法、乙醇法和丁烯氧化脱氢法制丁二烯，丁腈橡胶合成，维纶生产的醛化工序，钢厂和有色冶炼厂中的硫酸酸洗装置，湿法冶金与选矿中的硫酸与硫酸盐反应体系，无机酸、有机酸生产，纯碱生产中的碳化塔冷却管，尿素生产中的高压冷凝器、汽提塔、甲铵泵，锅炉和各种轻油、重油燃烧炉的省煤器、再沸器，废热锅炉等等装置，以及轻工、制药领域的一些装置等等，都有高温非氧化性介质的不锈钢腐蚀问题，本项目的研究结果在这些领域都有潜在的应用价值。 投资条件及效益分析：设备投资小，现场施工仅需刷镀电源设备及相关附件，原料主要是采用工业级Pd盐，其成本根据镀膜的厚度不同，大约在2000元/m2上下，与一般的涂镀层相比成本较高。但由于其应用场合是针对腐蚀特别严重、其它方法不能解决的设备或部位，需要保护的面积通常并不大。以一台醋酸吸收塔为例，塔高度25m，直径2.3m，由316L和317L不锈钢分段制造,其内表面积超过180m2，装置投资约为一千万元，一旦设备由于局部腐蚀失效，会导致整套设备报废，损失巨大。但腐蚀严重的部位主要集中在塔身下部水线附近两米左右范围，面积只有十几个m2，只要这一部分的腐蚀得到控制，整套设备就可以安全运行，因此保护成本并不高。经过镀钯处理后，设备检修周期和服役寿命可以显著延长，产生明显的经济效益。

植物型洗涤日用化学品技术开发

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

国民经济的高速发展给人们带来了高质量的生活，同时也对环境造成了一定的压力。如今环保低碳的生活理念及方式已成为人们生活和和社会发展的普遍共识，作为日常生活中的易耗用品，洗涤剂的发展也日趋绿色化和植物化。植物型泡沫洗涤剂和浓缩洗涤剂以其节水节能、去污高效、生态友好等特点成为全球尤其是发达国家洗涤剂市场的主流产品，而在我国，随着人民环保意识的提高，对植物型泡沫洗涤剂浓缩洗涤剂的接受程度也越来越高。开发泡沫型和浓缩型的日用化学洗涤剂是行业可持续发展的必然趋势。 国家标准中规定通用日化洗涤剂中的活性物含量大于或等于15％即可，浓度较低，在很大程度上浪费了包装材料、运输成本及人工费用。本技术开发的是植物型泡沫洗涤剂和高浓缩洗涤剂，这种泡沫洗涤剂和高浓缩洗涤剂在配制过程中，采用先进的表面活性剂复配工艺，配制了活性物含量高达50％的浓缩洗涤剂和泡沫洗涤剂，新型绿色环保的非离子表面活性剂的加入，使产品即使在冷水中使用也不会出现凝胶，且大大提高了产品的流动性和低温稳定性，可以确保产品的高效性，在洗涤物品上使用无残留。 （1）植物型高浓缩洗涤泡沫 该项目采用植物提取液作为抑菌剂添加到日化洗涤剂中，主要采用的植物类型为金银花、菊花、薄荷等产量高植物，例如金银花具有清热解毒、止痒、抑菌等特点，采用低温浸渍技术将金银花枝干和花朵浸泡在水性提取液中获得金银花提取液。配合绿色环保的表面活性剂，配制成浓度高、粘度小，受温度影响小的植物型浓缩泡沫，形成泡沫致密，减少浪费，成本低，性价比高，可用于洗手、沐浴和厨房用洗涤日化品。 （2）植物型高浓缩洗涤剂 该项目采用金银花等植物提取液添加到高浓缩组分中，形成高浓缩洗涤剂。通过分子精馏和精确复配制备得到的高浓缩洗涤剂粘度低，节省运输成本等，具有很好绿色环保性能。可采用合作开发和技术入股等模式进行成果转化。同时可共同开发植物型洗护日化产品。

低共熔法分离煤焦油中的酚类化合物

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

酚类化合物是一种重要的化工原材料和中间体,广泛应用于纤维、塑料的合成,农药、医药的制备,以及香料、染料等其他生产领域。煤焦油中含有丰富的酚类化合物,从中提取酚类化合物具有重要的经济价值。目前工业上比较成熟的分离方法是氢氧化钠碱洗法,但整个过程消耗大量酸碱溶液,并且会产生含酚废水需要后续处理。为了解决上述缺陷,采用新型非水相分离方法很有必要。本课题组发现并研究了一系列季铵盐通过与酚类化合物形成低共熔溶剂(deepeutecticsolvents,DESs)分离油中的酚类化合物,这种方法萃取效率高,萃取剂可以循环使用,萃取过程中不使用无机碱和酸,并且避免了含酚废水的产生。针对目前使用的反萃剂乙醚具有易挥发和易爆炸等缺点、低共熔溶剂对中性油的夹带以及缺少低共熔法萃取分离真实油酚混合物过程中酚类化合物的变化规律等问题,本技术着重考察了低共熔法分离油酚混合物过程中反萃剂的选择、低共熔溶剂对中性油夹带行为和中性油的脱除,以及低共熔法萃取分离真实煤焦油过程中不同酚类化合物组成变化和物料守恒等。为低共熔法分离油酚混合物的工业应用提供理论支持。TMAC相对ChCl萃取真实煤焦油中酚类化合物的能力更强,回收率更高,但会夹带更多的中性油,且反萃剂更难去除；ChCl萃取酚中性油种类较少,主要为萘,而TMAC萃取酚中性油除了萘还有大量其他种类的中性油；使用季铵盐萃取煤焦油中酚类物质的萃取率可以达到80%,低于模拟油酚混合物时的萃取率,这是由于煤焦油中多种芳环中性油与酚类物质间π-π键作用造成的；ChCl和TMAC在循环3次实验后基本特性保持不变,可以循环使用。

环保型光固化印刷油墨生产技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

光固化是用紫外光辐照而瞬间凝固的技术，适合高速生产线连续作业，具有生产效率高、节能、污染小的特点。光固化印刷油墨是由于社会对环境要求提高，以及后石油时代的必然产物，它将替代现有溶剂型油墨，带来更高的印刷速度，更好的产品质量以及更低的综合成本，尤其是其社会效益。着色力：100（％）；细度：12.5（um）；粘度：7（S）；流动度≥：34（mm）；干性≤：0；固着速度≤：0.01（min）。 主要应用于网印和胶印等方面。近几年，UV油墨在国内的发展速度非常迅速，产量与产值都已形成一定规模。据中国感光学会辐射固化专业委员会的统计，国内UV油墨的产量达到2万吨，产值约20亿元人民币。 本技术主要以不同种类的光固化低聚物、颜料、稀释剂及常用的油墨添加剂等为主要原材料，主要设备是高速分散机、三辊研磨机、树脂溶解釜（500L）、过滤机。产品不需要后处理，不添加甲苯等有机溶剂。若生产规模为100吨/年，设备投资约300万元，厂房面积需250m2，动力5KW，操作人员约10人。产品综合成本约70000~100000元/吨，市场平均售价约110000~150000元/吨，年利润约600~800万元，具有一定的经济效益。

油气田缓蚀剂生产技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

在石油天然气工业，井下设备和地面管线的腐蚀很严重。使用缓蚀剂被证明是一项十分经济有效的技术措施。为此，我们研制开发了一系列缓蚀剂，主要有：⑴污水缓蚀剂和油井、气井缓蚀剂，主要适于污水处理站、油井、气井，防止CO2和H2S造成的腐蚀；⑵酸化缓蚀剂，可以应用在盐酸、磷酸、土酸、氟硼酸酸化工艺中，酸溶性好，使用温度可达到120℃以上。 该技术工艺简单、操作方便。所生产的缓蚀剂与国内同类产品相比，具有原料成本低、缓蚀效果好、无恶臭等优点，且各项技术指标均达到了部颁标准。污水缓蚀剂、油井缓蚀剂在使用浓度为50mg/L时，现场测试缓蚀率达到90%以上，腐蚀速率小于0.05mm/a，达到了国内领先水平。其它缓蚀剂达到了国内先进水平。主要用于油田污水处理、油气井、油气集输管线防止CO2、H2S腐蚀，以及油、气、水井酸化作业时防止酸的腐蚀。

进料分流强化双反应段蒸馏塔的综合与设计

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

反应蒸馏技术是反应操作与分离操作相互耦合的产物,虽然它是一种最有代表性和最具发展潜力的化工过程强化技术,具有大幅度降低设备投资成本与操作能耗的潜力,但是这种优势并没有在所有的反应物系中得到充分的体现,在某些条件下,反应蒸馏技术的劣势甚至比那些传统的工艺流程(一个反应器和几个传统的蒸馏塔组成的工艺流程)还要明显。例如,在分离不利物系(反应物与产物的相对挥发度相间排列,即αR1>αP1>αR2>αP2或αP1>αR1>αP2>αR2)和最不利物系(反应物是最轻和最重组分,产物是中间组分,相对挥发度的排列顺序为αR1>αP1>αP2>aR2)时,使用常规反应蒸馏技术的能耗较大或者根本无法完成分离,这影响了反应蒸馏技术优势的发挥及其使用范围。为了解决这些问题,前人提出了不同的反应蒸馏结构和改进措施,但是这些方案中都存在着一个结构缺陷,即他们都忽略了未反应的反应物通过产品侧线采出口塔板的量和浓度对于反应蒸馏塔设计的影响。为了研究这种影响,本文提出了“不利浓度”的概念,并提出了“不利浓度”判据,以度量“不利浓度”的大小和研究其对系统稳态性能的影响。为了消除“不利浓度”的影响,本文提出了一种新的过程强化方案,即采取进料分流强化双反应段蒸馏塔的设计,得到新的蒸馏塔设计方案——分料双反应段蒸馏塔。分料比、分料的数量和分料的进料位置是分料双反应段蒸馏塔设计中重要的设计变量,它们的合理设计可以显著加强蒸馏塔的内部能量耦合与物质耦合,这使得双反应段结构首次应用于分离不利物系并获得了良好的稳态性能。通过对6个反应体系的对比研究结果表明,由于大幅度降低了“不利浓度”的影响,大大降低了蒸馏塔的操作能耗,与现有反应蒸馏塔的结构方案相比,本文提出的分料双反应段蒸馏塔具有最优的经济性能。对于最不利物系,分料双反应段蒸馏塔比现有最优设计降低能耗最高达133.2%；对于不利物系,分料双反应段蒸馏塔比现有最优设计降低能耗最高达4.92%。本项目的主要研究目标是“不利浓度”对蒸馏塔设计的影响,建立以“不利浓度”及其判据为核心的理论框架,针对最不利物系以及不利物系,系统地研究分料双反应段蒸馏塔的优化与设计主要的研究工作可以归纳为以下几点：1、利用平衡级模型对分料双反应段蒸馏塔进行了模型化研究,并建立了相关数学模型。2、分别针对双反应段蒸馏塔和现有研究中稳态性能最优的外部环流反应蒸馏塔进行了灵敏度分析,对比重要设计和化学参数变化对两种结构稳态设计的影响,论述了两种结构在稳态设计方面的优缺点,说明了双反应段蒸馏塔的研究意义。3、提出了影响反应蒸馏塔分离效率和能耗的因素,并提出了“不利浓度”的概念和“不利浓度”判据。

特种气体、电子气体制备及净化技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

本中心所开发设计的各种工业气体分离、净化设备，如：氢气净化；氮气净化装置；空气变压吸附制氧、制氮装置；氩气净化装置等，在国内已有一百多台套在正常运行。许多国际著名公司如：德国林德、英国BOC、美国SG、日本酸素、松下等公司，都在使用我们设计生产的净化设备或者由这些设备生产的高纯气体。我们设计的净化设备已经销售的东南亚以及北欧等十多个国家，工作运行可靠，受到用户好评。 随着电子工业发展，大规模集成电路、液晶显示器的发展，对电子用气体需求量越来越大、纯度要求越来越高。如：一氯甲烷，二氯甲烷，三氟化硼，三氟化氮、六氟化钨、三氯化硼、乙硼烷、三氯甲烷、六氟化硫、七氟丙烷等特种气体，目前市场中供不应求，利润率非常高。由于制备技术及净化技术要求较高生产厂家较少。如投资建厂，将会有非常好的经济效益。

大功率LED灯具散热器设计与应用

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

大功率半导体（LED）照明的散热问题一直是阻碍其发展的瓶颈问题之一。为了解决这个难题，本技术提出了一种新型的灯具封装结构和一种复合式散热器，该散热器结合了金属导热快，聚合物易于制作复杂的表面微结构，增加散热面积等特点，提高了散热能力。本技术研究内容如下：1.大功率LED球泡灯散热器设计。本技术创新性的提出了一种新型的芯片和灯具的封装结构，采用金属芯片基柱与聚合物散热外壳的结构组合式换热器，减小了芯片与外壳连接的接触热阻，充分利用金属导热快，聚合物外壳散热快的特点，有效地解决了功率为3W和7W的LED球泡灯的散热问题。2.针对集成式大功率LED路灯的特点，设计了一种聚合物散热器，对翅片厚度、长度、高度等几何参数，以及表面辐射率和热导率对散热器性能的影响进行了研究，并得到了优化后的散热模型，经过数值模拟发现其能够满足100WLED路灯的散热要求，并具有成本低、轻便、抗腐蚀等优点。3.大功率电子器件的聚合物微通道板式散热器设计。该散热器创新性的采用聚合物与金属结合的形式，并采用宽度为0.3mm的微通道作为主要散热结构，该结构能够有效的增加相同外形尺寸的散热器的换热面积。利用聚合物微注塑加工方法制作了散热器样品。4.对大功率芯片散热器测试试验系统设计。该系统可以提供稳定的冷却介质，可对实验中需要的数据进行测量、显示及储存，能够实现对LED芯片的控制。

超高纯氨中痕量水检测方法

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

超高纯氨是LED行业、微电子行业中重要的原料气体，主要应用于金属有机化学淀积法(MOCVD)制造外延芯片或氮化硅薄膜。过量的水分会严重影响工艺产率和产品质量。氨气中痕量水分析是气体分析领域的难点之一，目前国内外可以稳定、准确测量超高纯氨气中痕量水的方法只有光腔衰荡法、红外光谱吸收法和热分解露点法。国标中已将热分解露点法列为检测高纯氨气中痕量水分的方法，但国内目前采用该种测定方法的单位为零，而且对热分解露点法的研究也鲜有报道。本技术主要通过改进热分解露点法可以稳定、准确、快速的测量超高纯氨气中痕量水分。本技术主要设计、制作出气密性良好的超高纯氨进样器、氨分解反应槽、热分解露点装置。制作了氨分解催化剂d并考察了分解槽温度、气体流速对所选用的四种氨分解催化剂在测试中的水分基线的影响及分解槽温度、气体流量对氨分解率的影响，筛选出最适合的氨分解催化剂d用以测量超高纯氨中痕量水。采用热分解露点装置分析高纯氮气中痕量水、超高纯氨气中痕量水，并用配有氦离子放电检测器的气相色谱检测超高纯氨中的痕量氧，折算出超高纯氨中痕量水。与光腔衰荡法、红外吸收光谱法测试结果的比对分析证明热分解露点法测试值准确度较高，成本低，可用以分析超高纯氨气中痕量水分，最低检测限约80ppb。考查了氨分解温度、气体流量对高纯氨中痕量水分析的影响，从而确定热分解露点装置最佳工作条件。考查了变压置换、变流置换对缩短测试时间的影响，采用新的置换方式的测试时间是只平速吹扫所用时间的一半。比对了不同冷源的精密露点仪通过热分解露点装置测试高纯氮气、高纯氢气、超高纯氨气的检测限，制冷机为冷源的精密露点仪检测限最低。

高浓度氨氮废水处理技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

HSAN-C吹脱回收硫酸铵技术： 新型吹脱塔是氨氮废水在碱性条件和一定温度下，通过高频超声的空化作用和专用塔板，在空气的动力作用下，使废水中的游离氨最大程度进入空气中，从而降低废水中氨氮含量的新型设备，吹脱出的氨气进入高效回收塔，可回收25%的硫酸铵产品，也可通过分离装置直接回收高纯度的硫酸铵晶体。 经过我公司多年的研究、改进和优化，吹脱塔一次性吹脱效率可达92%以上，该设备目前已广泛应用于煤化工、有色金属、精细化工等行业，并已出口至台湾。 蒸发回收铵盐技术： 对于偏酸性高氨氮废水，氨氮均以铵盐形式存在，如采用吹脱、蒸馏等技术需将氨氮转化为游离氨，不仅需消耗大量的液碱，而且铵盐转化为钠盐，未能根本解决出水达标问题；而采用低温多效蒸发技术，使铵盐结晶回收，冷凝出水达到回用标准，从而实现高氨氮废水处理的零排放。 特点：（1）利用负压多效蒸发技术，提高了生蒸汽的利用率，从而达到节约蒸汽的目的，通常二效或多效蒸发每吨废水蒸汽消耗量为0.28-0.33吨；（2）可直接回收高纯度的硫酸铵、氯化铵、硝酸铵和硫酸钠晶体，出水可达回用标准，从而实现废水处理的零排放； 双效节能汽提脱氨成套技术： 技术特点：（1）采用双效汽提＋精馏复合工艺流程，对氨氮废水进行汽提及精馏得到浓度为10—20％浓氨水或者高浓度氨气。不仅可以实现废水氨氮含量达标排放（<15mg/L），而且实现其中氨氮的资源化回收利用。（2）在氨氮废水处理系统中采用双效节能技术有效利用系统热量，使处理氨氮废水蒸汽单耗在汽提精馏脱氨成套技术的基础上再降低45％左右，一般为90—110kg/吨废水。

餐厨和果蔬垃圾高效厌氧消化生产沼气技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

餐饮业每天要产生大量的餐厨垃圾，除一部分用于饲料外，其他很大部分被丢弃处理。此外，在市场上，水果和蔬菜在包装、运输和销售的过程中也产生了大量的果蔬垃圾，不但造成了浪费，同时也对环境造成污染。 北京化工大学开发了餐厨和果蔬垃圾高效厌氧消化生产沼气技术。生产沼气可用于发电、供热，或经提纯后制取车用燃料，也可加压罐装成沼气罐后，替代液化石油气气罐，作为家庭用燃气。因其价格低廉、制取简便、原材料易得，且为可循环利用资源，成为代替价格日益飞涨的石油和天然气的能源之一。技术指标：1、干物质消化率大于50%；2、产气率大于300m3／吨（干料）；3、反应器容积产气率大于1.0m3／（m3·天）；4、沼气提纯后，甲烷含量大于95％，达到车用天然气的水平；5、沼渣达到有机肥料的相关标准，可作为生物有机肥料使用。 应用范围：1、城市生活垃圾处理厂；2、小区生活垃圾集中处理站；3、果蔬收集、集散地和加工场等。市场分析：北京市政府及部分地方政府已明文规定：“餐厨垃圾必须经过安全有效的处理，不能直接加工成畜禽饲料”。此外，果蔬收集、集散地和加工场也会产生大量的果蔬废弃物等。厌氧沼气技术可把这些有机垃圾转化成沼气、电力、车用燃料等，不但可以解决环境问题，还可以产生大量清洁能源和实现废弃物的高值利用。因其，本技术具有广阔的市场应用前景。效益分析：建设日产1万立方米的发酵系统，总投资大约在800万元左右，每年获经济效益500～600万元，同时社会效益显著。

含硫工业污染物治理及资源化技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

污水处理、石油化工、煤气和煤炭焦化、有色金属冶炼等行业在生产过程中往往向大气排放大量的硫化物。这些硫化物，一方面是宝贵的化工原料，另一方面又是污染环境的有害物质。硫在环境中大量以硫化氢、硫氧化物及有机硫形式存在，很多硫化物具有刺激性气味，严重影响大气环境、植物生长以及居民的日常生活。所以，严格控制这些重点行业排放含硫化物的气体，对保护环境具有十分重大的意义。 北京化工大学开发了新型含硫化物工业废气绿色净化工艺，并对脱除的硫化物进行综合利用，达到防治与资源化的双重目标。 北京化工大学研制了新型复合液体脱硫剂，开发了湿法氧化脱硫异相处理新工艺，克服醇胺吸收法及湿法催化氧化（如PDS法）等均相处理硫化氢方法中脱硫剂组成配制复杂、易降解、易流失、需要定期补给脱硫剂活性成分和脱硫工艺必须严格控制脱硫剂水反应液的酸碱度等缺陷，实现反应净化及副产物的自动分离，直接将复合气体组分中含硫成分转化为单质硫，避免脱硫过程工艺长、能耗大、设备腐蚀、脱硫剂降解、被水稀释而导致脱硫剂成分变化和流失的二次污染等问题，达到气体净化及资源化的目标。 技术指标为1、可处理废气指标:硫化氢气体含量为0～100％（wt）；2、脱硫剂指标:热稳定性≤200℃，粘度≤100mPa·S，含水量≤20ppm，活性成分≥25％（wt/wt）；3、工艺指标：温度为室温～200℃，压力为常压，空速为200～2000h-1；4、经济指标：脱硫率≥99％，硫磺纯度≥99％，使用寿命≥3年。应用范围为石油炼厂气脱硫，天然气、焦炉煤气脱硫，废水处理末端废气的治理。本项目的核心是应用异相在线分离技术。脱硫剂合成工艺简单且性能稳定，脱硫工艺具有脱硫剂流失性小、节约用水、反应分离一体化、工艺流程短及不造成二次污染的特点，能够替代传统液体脱硫剂，应用于石化炼厂气、天然气、焦炉煤气等的高浓度脱硫，也可以用于石化工业等废水处理末端低浓度有毒废气的现场处理，充分表现出适用范围广、效率高、节水、无二次污染、易再生循环使用等方面的优点，具有重大的环境保护功能，市场前景相当广阔。制作单元化操作设备与工艺，根据不同需求实施单元组合集成，设备投资小，在精细化工及资源环境领域的广泛使用将产生巨大经济效益和社会效益。

可生物降解聚丁二酸丁二醇酯的制备技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

目前使用的一次性聚合物材料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，在自然界中很难降解，已造成了严重的白色污染。因此，合成在自然环境中能够降解的聚合物材料，已经成为当前研究的热点之一。 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的熔点为113℃，性能介于聚乙烯、聚丙烯之间。目前高分子量PBS的制备主要采用直接缩聚法，需要很高的真空度（0.2mmHg以下），在工业化中存在较大困难，对设备要求高。本技术建立了一种缩聚-扩链法，先以丁二酸与丁二醇进行熔融缩聚，制备特性粘度在0.5以下的PBS预聚体，再经扩链，获得特性粘度在0.7～1.0dL/g之间的PBS。这种方法原料配比较易控制，所需设备较为简单，不需要太高的真空度，便于工业化推广。技术指标PBS外观：无色或淡黄色固体；特性粘度：0.7～1.0dL/g；熔点：112～115℃。可用做生物降解地膜、食品包装材料，汽水、可乐、洗发水瓶，以及纸质食品包装盒的可降解涂层，可降解热溶胶等。本技术所得的产品与日本ShowaHighpolymer公司的BIONOLLE产品（PBS）相当，性能相近，且在扩链剂方面有创新。所得产品应用范围广泛，技术具有非常广阔的应用和市场前景。 所需设备如下： 1、聚酯反应釜：能够加热至220℃，承受1mmHg的负压； 2、真空系统：从常压到1mmHg负压可调； 3、直接造粒系统：能够进行聚合物的熔融切片、造粒。 本技术具有显显著的经济效益和社会效益。

光聚合超高分子量聚丙烯酸及其在固沙和干旱地区植树中的应用

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

在完成产品小试验证后，利用小试产品进行了小面积的固沙试验和实验室沙模的抗压和抗剪切试验。结果表明AA和AM的共聚物固沙效果要优于PAA的均聚物。而且当分子量大于1500万时，分子量对沙模抗剪切和抗压强度的影响不显著，而固沙剂溶液的粘度随聚合物分子量的增加而显著增加。在满足固沙性能要求的前提下，确定以单体聚合浓度为7%进行产品工业生产试验，工业生产试验考核了连续三批次，共生产六吨产品。 技术指标：聚合反应的工艺流程为配料（按配方将单体、引发剂和溶剂混合）、充氮脱气30分钟、加料（将反应液加入到各个反应器中）和聚合。实际聚合中的液层厚度约为250mm,。工业试验生产线的转化率大于98.5%，与小试设备的结果相似。应用范围：甘肃治沙研究所民勤治沙站实验林的梭梭面临着退化的危险，造成梭梭林退化的主要原因有两个，一是梭梭根部的沙粒由于长期的移动，使得梭梭较发达的根系逐渐裸露出来，失去支撑作用，在较大的风沙作用下容易被吹得连根拔起，；二是大量裸露在外的根部失去了吸取水分的功能，所以保护梭梭的根部和尽可能地提供水分是挽救退化梭梭的有效途径。鉴于这种情况，将多功能保水剂，固沙剂和疏水剂组合起来，在梭梭周围做成一个雨水集流面，一方面保护梭梭根部，一方面集流沙漠里少量的雨水，减少地下水的蒸发，创造梭梭生长所需的条件。

聚四氟乙烯改性亲水膜工艺及处理应用

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

随着城市规模迅速膨胀，淡水资源严重缺乏、工业废水处理率低，城市的生态环境恶化成为制约城市发展的主要问题。以北京为例，数据显示目前人均占有用水量不足300立方米，不及国际公认的缺水下限的1/3，仅为全国平均水平的1/8。这其中，工业用水量所占的比重很大。而冷却水用量占工业用水的60～65%。因而，解决好冷却水循环回用的问题，可以对城市的发展带来促进作用。在冷却水处理中，需要去除水中的钙镁等结垢性离子。这些离子通常是通过水处理剂使之沉淀，再利用固液分离技术来实现的。传统的固液分离技术（如澄清池等）中存在占地体积大、分离效率低、适用面窄、操作弹性小、对微细颗粒无法去除等缺点。由于传统固液分离技术缺点较多，人们一直关注新型分离技术的开发及应用，因此利用膜实现的微滤技术得到了迅速的发展。微滤技术是利用微孔膜本身极小的微孔（孔径一般为0.1～10微米）对颗粒的吸附、截留、筛分等作用进行分离。微滤技术的核心为膜材料的选择，在众多的膜材料中，由于聚四氟乙烯(PTFE)不吸水、熔点高(327℃)、使用温度范围广(-200～260℃)，具有不燃性及热稳定性、摩擦系数小，尤其具有耐化学性(能耐许多高腐蚀性介质)、耐气候性及抗电性等，因此成为国内外表面过滤首选材料。PTFE膜极低的表面张力可以降低膜污染，并使膜的清洗操作更为简便。但PTFE膜的强疏水性却限制了其在水溶液体系处理中的应用。本技术基于配位键合理论对常规的聚四氟乙烯疏水膜进行改性，得到亲水性聚四氟乙烯膜，用于水处理领域中的微滤技术，新技术应用前景广阔。 技术指标：1、过滤后溶液SS<1mg/L；2、可在强酸、强碱、强氧化性、强溶剂性条件下应用；3、操作压力0.05～0.15Mpa；4、处理温度5～150℃；5、处理通量1～1.1m3/m2·hr；6、使用寿命≥1年。应用范围：可以适用于工厂循环水处理、污水处理及其它涉及固液分离过滤技术的领域。市场分析：随着人们环保意识的增强、各项环保制度规定的日益严格、水资源的严重缺乏，对工业及生活废水的资源化处理已成为当务之急，尤其是对于工业废水的处理迫在眉睫。而本工艺具有过程简单易行、能耗低、分离速度快、分离效率高、使用周期长等优点，因此，本项目具有广泛市场应用前景。效益分析：利用本技术改性的亲水聚四氟乙烯膜，成本较低，整个处理工艺设备简单，投资少，操作成本低，与传统技术相比能耗大大降低，具有显著的经济效益。

电石渣烟气脱硫工艺的改造和应用

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

本着“因地制宜、以废治废、变废为宝、发展循环经济”原则,利用电石渣替代石灰石作为脱硫剂,达到了废物综合利用。目前,我国烟气脱硫工艺主要采用石灰石-石膏湿法脱硫,该工艺相对简单、运行稳定可靠,但是脱硫剂石灰石价格比较高,运行成本约占脱硫装置的30-35%,为了提高电厂运行经济效益,降低运行成本,采用电石渣法替代石灰石法相当必要的,用电石渣替石灰石进行脱硫,一方面大大减少了电石废渣的排放,降低了对环境的污染,取得了很好的环境效益;另一方面采用了价格低廉的脱硫剂,降低了运行成本,同时减少了石灰石矿的开采,降低了有限资源的消耗,对石灰石矿产资源进行了有效保护,同时也降低石灰石-石膏法中C02的排放量,获得经济效益的同时还获得了良好的环境效益及社会效益。通过对现有烟气脱硫技术的现状比较,充分利用当地的特点,将企业的电石渣循环利用,选用电石渣-石膏湿法进行烟气脱硫,具有以废治废,变废为宝的优点,减少了污染物的排放,同时也降低了生产运行费用。采用电石渣-石膏湿法脱硫的工艺路线后,根据烟气中二氧化硫的含量,设计了脱硫塔,并制定了严格的操作规程,如液气比、烟气流速等。同时将生成的亚硫酸钙通入空气强制氧化成硫酸钙,并从脱硫塔底部用浆液泵抽出,经过二级脱水后,得到含水量为10%的脱硫石膏。通过改造后第一阶段在FGD入口SO2浓度≤2000mg·Nm-3(使用原煤全硫含量≤0.8%)的前提下,脱硫出口SO2浓度降低到≤50mg·Nm-3。第二阶段新、老吸收塔在FGD入口SO2浓度≤3500mg·Nm-3(原煤的全硫含量≤1.5%)的前提下,脱硫出口SO2浓度降低到<50mg·Nm-3,脱硫效率达到98.6%,满足了环保指标要求。最后,针对本次脱硫改造工程的运行情况进行了叙述,通过计算生产运行成本和二氧化硫减排量,得到与石灰石法相比每年节约成本约880万元,二氧化硫排量降低了841.5吨／年,因此电石渣作为脱硫剂具有良好的经济效益和环保效益。

在煤炭清洁转化中的超临界应用技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

我国煤炭资源丰富，原煤可采储量占世界的12.8%，排名世界第三位。煤炭是我国能源结构的重要支撑，因此煤炭清洁转化对我国能源产业发展以及环境保护具有重要意义。超临界流体（supercriticalfluid，简称SCF）是指温度、压力均高于其临界温度和临界压力的流体。SCF兼具气体和液体的优点，其密度接近液体，具有较大的溶解能力；其粘度接近气体，具有很强的流动性能；其扩散系数接近气体，具有很高的扩散速度；此外，超临界流体绿色、环保、无污染、可回收利用，尤其是超临界水和超临界二氧化碳，价廉易得。北京化工大学化工学院将超临界技术开发应用于煤炭、化工材料、医疗制药、环境保护、食品卫生等领域。在煤炭方面用于煤发电、煤气化、煤液化、煤干燥等行业，不仅可以实现煤炭的高效转化，更为重要的是，能够有效减少环境污染，实现资源利用的可持续发展。 超（超）临界发电技术是通过提高锅炉中蒸汽初参数，改善热循环效率，从而达到提高发电效率的目的。超临界煤催化气化技术是指煤在超临界气化剂（通常为水）的作用下经过一系列的化学反应过程，产生出富含氢气、一氧化碳、甲烷等混合气体的过程。超临界催化气化主要特点是气化合成气中氢气含量高，特别适用于煤制氢项目，能够有效降低后续制氢装置能耗，提高制氢效率。煤液化技术是煤炭清洁利用的重要途径，也是缓解我国石油供需矛盾的一项可行有效的技术。目前工业上比较成熟的煤液化技术主要是直接液化和间接液化。使用超临界技术对煤进行液化，是指将煤炭粉碎到一定粒度后，用处于超临界状态的溶剂将煤中可溶性物质（绝大多数有机质）提取出来得到气体、液体和固体的方法。煤液化生成的气体作为高热值的燃烧气体使用；液体可加氢精制成柴油或经过提纯得到高价值化工产品；固态残煤可以作为廉价的吸附剂。超临界煤液化实现了温和、绿色环保条件下煤炭的全面综合利用，提高了经济效益。超临界干燥技术利用超临界流体扩散系数高的特点，使其快速地进入被干燥物体的内部，温和、高效地与水分子进行交换起到干燥物料的作用，并且不破坏干燥物形状和结构。因此，超临界流体干燥技术在煤干燥方面有重要的应用价值。

膜吸收去除二氧化碳技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

目前国内发电厂主要是燃煤发电，煤炭的燃烧使发电厂废气中含有大量的二氧化碳（CO2），占工业CO2总排放量的30%左右，造成了严重的大气污染和温室效应。燃煤电厂中二氧化碳的处理已成为目前急需解决的问题，因此燃煤电厂废气中二氧化碳的捕集成为目前的研究热点之一。燃煤电厂尾气脱CO2理论上有吸收分离法、吸附法、膜分离法、膜基吸收法和低温蒸馏法等。国际能源署在上世纪90年代对上述几种脱CO2法的调查研究表明,对烟道气脱CO2较有前途的是“膜基气体吸收法”。膜吸收技术是膜技术与气体吸收技术相结合的膜过程,通常使用疏水微孔中空纤维膜将气体与吸收液隔开。用于分隔气液两相的疏水微孔膜的可用材料广泛，可以为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯等。利用膜吸收技术捕集CO2与传统的吸收塔相比，膜吸收可以对气、液两相流速宽范围独立控制，而且气液接触面大，能耗低，避免了液泛、雾沫夹带、沟流、鼓泡等现象发生。另外，膜吸收技术更有利于燃煤电厂尾气中CO2的回收后再次利用，利用膜吸收技术回收的CO2纯度高，可达到95%以上，可应用于食品、医药等行业，为社会创造了更多的经济价值和社会效益。 本技术以疏水中空纤维膜为气液两相间分隔界面，其较强的疏水性能可以防止液相的泄漏，另外所用膜材料能耐受强酸强碱的长期腐蚀，给膜吸收设备提供了更长的使用寿命。而所采用的中空纤维膜组件还具有气液接触面积大、设备体积小等优点。以MEA、MDEA等醇胺溶液为吸收剂，膜解吸过程相对简单,与传统的方法相比具有设备投资低、分离效率高、使用周期长等优点，是具有广大前景并值得推广的技术。 技术指标：所用吸收剂：MEA、DEA等醇胺类吸收剂；处理前CO2含量≤10%；处理后CO2含量≤0.3%；去除能力：99%；吸收剂回用方式：加热解吸循环；吸收剂热解吸温度：60～80℃；装置使用寿命1～2年。应用范围：可广泛应用于燃煤发电厂尾气中CO2的回收处理、烟道气处理及相关领域。市场分析膜吸收法捕集CO2技术能耗低，占地面积小，在操作上存在很大的优势；另外，吸收CO2的吸收剂可经过加热等方法进行循环利用，捕集的CO2浓度较高，市场前景相当广阔。效益分析：本技术设备简单、投资少、操作成本低，与传统技术相比能耗大大降低，而且回收的CO2纯度较高，经过净化之后可再次应用于医药、食品、化工等行业，具有显著的经济效益。

亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

含油污水是一种严重的环境污染源,每年全世界范围内都会产生大量的含油污水。含油污水化学需氧量(COD)高,若不经过有效处理就排放到环境中,会造成严重的环境污染和生态破坏。膜法处理含有污水与传统方法相比,具有不需加入其它试剂、浓缩产物易于回收或处理、分离过程受油的组成的影响小、设备费用和运转费用低等优点,具有较大的优势。膜法处理含油污水要求膜具有较高的亲水性或者较高的疏水性,但是常见的疏水膜材料有水通量低和易污染的缺点,常见的亲水膜材料又往往具有成膜性能差或者在水中稳定性差的缺点,因此本课题采用成膜性能良好的聚偏氟乙烯(PVDF)进行亲水改性,以期得到机械强度、成膜性能及油水分离性能均良好的超滤膜。制备的中空纤维膜具有良好的性能,纯水通量可达400L·m-2·h-1以上,对煤油浓度为50mg·L-1的含油污水的截留率可达95%以上,对浓度范围在5～100mg·L-1之内的含油污水均有较高的截留率,且具有良好的抗污染能力,机械强度也符合使用要更多。

废润滑油再生基础油生产工艺技术

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

该课题组利用了由符合行业标准的润滑油使用后形成的废润滑油为原料，开发一套废润滑油再生基础油生产工艺技术。包括废润滑油原料的预处理、高真空蒸馏(含短程蒸馏)及后精制等工艺技术的开发。所生产的再生润滑油基础油产品的色泽、粘温指数、闪点等产品指标达到国家相关行业规定的再生油基础油标准或使用要求

规模化沼气工程沼液、沼渣减量化及资源化利用

马丽敏

北京化工大学/资源与环境

沼气工程是一种有效处理有机废弃物的工程技术,尤其是在畜禽粪污处理和高浓度有机污水处理方面效果显著,在国内外得到了大力推广应用。近年来,随着养殖业和农产品加工业向大型化发展以及沼气作为新能源开发利用,我国沼气工程正朝着大型化、产业化方向发展。沼气工程在处理有机废弃物的同时又能够产生清洁能源,处理后的沼液沼渣还可能成为有机肥料。但实际工程中这些废弃物往往不能得到预期的“就地直接利用”,带来很多负面影响：①沼液中含有大量的N、P、K营养元素、生理活性物质(BAC)、数量庞大的微生物菌群以及其它无机离子和极微量的重金属成分等。这些物质成份复杂、含量未知,直接用作肥料灌溉,难以发挥最好的效用,弊大于利;②沼液直接农业利用受季节性影响明显,且由于贮存和运输等原因,没有足够的田地及时消纳,只能直接排放造成环境污染；③沼液、沼渣在农田施用时,没有规范性的技术指导,一旦施用量过大,超过土地承载能力和作物利用能力,便会造成二次污染。因此沼液、沼渣问题已经成为制约规模化沼气工程产业化推广的瓶颈。本项目围绕规模化沼气工程存在的沼液、沼渣减量及其高附加值利用等问题开展研究,通过系统分析与测定沼液中的主要组分、生理活性物质及其物理化学和生物学特性；结合沼气工程厌氧发酵液回流工艺和沼液营养物质浓缩与水资源回收技术应用研究,显著减少沼气工程沼液沼渣排放量,有效实现发酵液中营养物质与水资源分离回收；系统考察了沼液作为有机营养液、沼渣作为有机肥和人工基质在农业应用的效果,解决沼液、沼渣的消纳问题,有效提高沼液、沼渣的附加利用价值,对于促进规模化沼气工程的可持续发展具有重要意义。

低品位锰矿及硫化矿生物综合利用技术

冯雅丽

北京科技大学/资源与环境

将高温下进行的氧化锰矿还原反应及硫化矿的氧化反应，改为利用微生物的催化作用，在厌氧常温常压下，使低品位氧化锰矿与硫化矿耦合浸出，将生物槽浸和堆浸相结合，提高浸出效率和速率，利用铁和锰的变价特点进行分离提取和深加工，制成电子级二氧化锰、四氧化三锰和高锰酸钾，矿渣制成高效环境矿物材料。 利用微生物的催化作用，将我国储量巨大的低品位锰矿和硫化矿，在常温常压下进行综合利用，使其变废为宝。此工艺浸出时间短，效率高，能耗低，无废气排放，浸渣还可以制成铁环境矿物材料，用于废水处理，及制砖垫地等。

高效、节能、环保的重质燃料油乳化生产技术（技术）

陈柏强

北京理工大学/资源与环境

重油作为工业生产的基本燃料，广泛应用于工业生产的各个领域。目前，我国每年用作燃料的重油在4000万吨以上，节约使用重油，有着重要的节能意义。改善重油的燃烧状态，使重油在炉内充分燃烧，是节约使用重油的关键。使用乳化重油改善重油燃烧时的雾化状态，从而达到节油的目的，已成为国内外专家的普遍共识，并得到了科学的验证。生产高效、节能和环保的乳化重质燃料的关键技术在于重油乳化剂的选择，该项目的技术人员在分析总结国内外多种重油乳化剂、添加剂配方的基础上，采用计算机均匀设计原理开发的重油乳化剂具有以下主要优点：（1）该乳化剂是包含乳化、助燃、缓蚀、抗氧化、清净多种功能成分的复合燃油添加剂。应用该技术，乳化剂添加量为0.05wt.%～0.60wt.%，水添加量为5wt.%～30wt.%，即获得3wt.%～15wt.%或更高的节油率，同时减少SOx50%、NOx20%～50%、烟尘20%～90%。（2）该乳化剂基本成分是碳、氢、氧、pH6～8，无毒，不燃烧，无刺激气味，无腐蚀性，长期存放不变质。（3）广适性好，适用于原油、重油、渣油（常减压渣油、催化裂化渣油、焦化污油）等多种重质燃油。（4）运用该技术生产的乳化重质燃料，乳化程度高，其中水的颗粒90%以上直径小于3μm。经一次雾化形成的50μm到100μm以上油滴中可含有上百个乳化油滴。（5）使用本项目开发的重油乳化剂产品，乳化后制备的重质燃料油具有良好的节油率和降低烟尘的效果；并具有良好的稳定性，可达半年以上不分 层。

颗粒化微生物吸附剂用于废水染料回收

陈柏强

北京理工大学/资源与环境

含染料废水的脱色一直是印染行业和染料工业所面临的重大问题之一。目前用于该类废水脱色处理的工艺和技术如活性炭吸附、化学絮凝、臭氧氧化、光催化氧化等，虽然具有较好的脱色性能，但处理成本高，难以广泛使用；并且它们只能用于废水脱色，不能完成染料回收。如果能对上述有色废水中的染料进行回收，尤其是对那些含高浓度染料且组分相对简单的工序废水进行单独处理和染料回收，不但解决了其脱色问题，还具有较好的经济效益，应用前景可观。利用颗粒化微生物吸附回收废水染料正是基于这一思路而开发的染料废水处理新技术本技术包括借助高效吸附性微生物对有色废水中的染料进行专性吸附(完成废水脱色)；吸附染料的颗粒化菌体依靠自重脱离水相（完成固液分离）；对颗粒化菌体上吸附的染料进行解吸（完 成染料回收）。

矿化降解有机废水的方法和设备

陈柏强

北京理工大学/资源与环境

矿化处理有机废水技术利用添加剂产生高能量物质破坏污染物分子的化学键，使污染物分子由大变小，最终可以把污染物分子中的碳转化为二氧化碳，从而消除有机物污染物，提高水质。该技术具有以下特点：不产生淤泥和二次污染物；可以处理含有较高盐浓度的有机废水；气温的变化对该技术的处理效果影响较小，炎热的夏天和寒冷的冬季都可以降解废水中的有机物；几乎可以降解废水中的各种有机物，尤其是高浓度的有机废水；该方法工艺性能稳定，设备简单，操作方便。工艺流程短,处理单元少，具有实用性。芳香硝基化合物在自然资界中难降解，残留时间长，毒性高。该技术可以有效地降解含有硝基化合物的废水。比如DNT的生产废水，处理结果 见表1和图1。处理后的水，COD值和硝基化合物含量都达到国家排放标准。

多氯化物废物的处理方法和处理设备

陈柏强

北京理工大学/资源与环境

多氯化物废物是生产氯代烃的副产物，氯碱工业是基础化工，产量大，产生的多氯化物废物也较多。多氯化物废物是氯化物蒸馏残液，是纯的有机多氯化物的混合物，难溶于水，不燃烧，比水中重。有刺鼻的气味，较大的挥发性，毒性大，诱发癌症，污染环境；大气中的氯化物还破坏臭氧层。该处理技术和处理设备能够快速有效地降解多氯化物，使其转化为有价值的工业材料，不产生二次污染物。该技术填补国内和国际空白，能够高效 地处理多氯化物废物，具有实用性和广阔的应用范围。

土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的应用基础研究

姚杨,马最良,姜益强

哈尔滨工业大学/资源与环境

针对我国电力峰谷差大、空调能耗与环保问题，提出土壤蓄冷与土壤耦合热泵 集成系统的设想，将蓄冷装置与热泵地下吸热装置合二为一。通过三工况冷热水 机组实现集成系统的热泵、蓄冷和空调三功能。这是热泵系统的新发展，用土壤 蓄冷来削峰填谷更是蓄冷空调的一种原始创新，是一项具有理论和应用价值的前 瞻性课题。本项目将对土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的应用基础和关键技术 进行理论与实验研究。探索土壤蓄冷机理与其热力特性；建立集成系统的动态仿 真数学模型；寻求和优化地下埋管的形式与构造；建立模拟土壤蓄冷和释冷的砂 箱实验台，并进行实验研究。创新点在于：创新出一种蓄冷方式和土壤热泵新的 系统形式，同时解决电力峰谷差和空调节能与环保问题；提出三工况机组的新设 想与图示；提出双功能的地下埋管换热器，建立其传热模型。 为我国以空调负荷为主，采暖负荷为辅地区应用蓄能技术和土壤耦合热泵技术 提供新的应用理论基础和工程上可行的土壤蓄冷与土壤耦合热泵的集成系统，即 将土壤耦合热泵系统的地下埋管换热器兼作夏季蓄冷空调系统的蓄冷装置用，使 土壤蓄冷与土壤耦合热泵系统有机地结合起来，创新出一种新的蓄冷方式和土壤 耦合热泵新的系统形式，为同时解决空调系统用电引起的电力峰谷差问题和空调 节能与环保问题创出一条新路。这将会为21世纪的建筑提供一种节能、清洁的蓄 冷式热泵型空调方式，以期替代夏热冬冷地区的传统空调方式，为空调的可持续 发展提供理论支持和技术储备。 应用领域 能源、环境、暖通。 合作意向 技术转让、联合开发等。

水质远程在线监测网络技术研究

田禹

哈尔滨工业大学/资源与环境

主要研究内容 1、确定COD在线监测传感器。监测范围介于50～2000mg/L，精度达到±1.0%； 2、开发的监测网络系统由一个监测中心、若干监测点及相应软件组成； 3、监测点最多采集路数64路，可实现自动采集污水流量、PH值、COD等各 项水质参数，可对数据进行时时处理、计算、监测； 4、中心站能够建立环境监测数据库；并建立由系统设置、数据采集、数据查 询、报表生成及运行管理等主要模块组成的监测系统软件。 产业化前景 以先进技术为基础开发的水质指标传感器在我国有非常大的需求量，而且无需 试剂滴加、日常维护和避免二次污染的优点，测定范围广且稳定精确，价格仅及 国外同类价格的1/3点，具有非常广阔的产业化前景。 经济效益和社会效益 面对我国"水资源短缺-水污染严重-水风险加剧"的现状，配置具有水质指标采 集、传感、处理、分析等功能的水质在线监测网络系统也势在必行。 调查表明全国对水质在线监测网络系统的需求量非常大，保守估算，环保自动 监测领域的国内市场容量约为300亿元人民币。面对需求巨大的市场，以严谨的 工作态度，先进的科学技术和经济适用的产品定位开发研制的网络系统，一定能 够取得可观的经济效益。 应用领域 该产品主要应该用于生产型企业、全国流域及地表水的自动监测站点，水利部 门、江河湖波水质监测及海洋监测点。 合作意向 技术转让或联合开发。

建筑垃圾、废弃物的再生活化技术

水中和

武汉理工大学/资源与环境

成果简介：该技术基于大量建筑垃圾、废弃物对环境造成的影响，采用了物理、化学相结合的一系列手段，对回收的建筑废弃物进行有效的处理，能有效的激发这些废弃材料的活性，并能再次应用于新的水泥、混凝土制品的制造过程中。该技术与我国提倡的节能减排方针政策相一致，具有较大的经济和环境效益。

钢渣用作水泥晶相调整材料的工程应用技术

李福洲

武汉理工大学/资源与环境

一、成果简介

钢渣的组分多样，导致钢渣所含矿物的易磨性存在着很大的差异。现有的钢渣使用过程中，钢渣粉磨系统通常是使用立磨或者球磨来进行粉磨。在实际生产过程中， 总有一些大粒径的固溶体 RO 相颗粒难以破碎。使用立磨粉磨时，风选难以筛除这些颗粒，积存在磨盘上不断地磨损磨盘及磨辊，影响立磨系统产量及磨盘、磨辊寿命。使用球磨机粉磨时，这些颗粒会堵塞隔仓板，降低了球磨机的产量及连续运行时间。为了解决上述现有技术存在的问题，该技术提供一种工艺简单、成本较低的钢渣粉磨预处理方法，以实现降低粉磨系统的故障率和提高其粉磨效率的目的。该技术涉及水泥生产技术领域，特别是涉及一种钢渣粉磨预处理的方法，使钢渣粉磨系统连续、高效运行成为可能。

二、实施本技术效果

1、解决了钢渣在水泥生产过程中不能批量使用的问题。

2、提高了粉磨系统寿命和效率。

3、预处理过程中可以获得相应量的精铁矿。

4、将钢渣这一传统工业废料变废为宝，引入水泥熟料的生产过程，在保障水泥成品品质的前提下，同时起到了保护环境的作用。

三、转化条件

提供整条生产线的技术服务；主要设备：超短磨、RO 相处理设备、筛子、磁选设备。

利用化学石膏生产建筑砌块墙体材料

武汉理工大学

武汉理工大学/资源与环境

利用工业固体废弃物制备功能胶凝材料

武汉理工大学

武汉理工大学/资源与环境

工业固体废弃物利用率高，高附加值、功能化利用，生产能耗低，针对其特性采取不同活化方法，成本低廉、性能优良、效益明显；专项技术系统、完备，已建成示范生产线。

本技术不用改造生产设备，或者只在原有设备生产线上增加极少的辅助设备，重点通过材料调整配方，所用外加剂均通过市场易得通用材料按照一定的比例复合，因此推广比较便利，普通专业技术人员按照本研究提出的技术路线，采用本企业常用原材料进行适当的实验后，能够很快掌握有关应用技术并熟练对原材料及工程要求的变化。

利用石膏尾矿生产胶凝材料及墙体材料

武汉理工大学

武汉理工大学/资源与环境

破碎机、球蘑机、混料机、搅拌机、制品成型机等。

硫酸渣综合利用技术

武汉理工大学

武汉理工大学/资源与环境

一、项目简介

项目的主要目的是开发利用硫酸渣，使其资源化。。本项目自主研究开发的由单一超极限（h/D）螺旋溜槽构成的一粗二精一扫的硫酸渣分选新工艺，工艺流程简单，操作简便，所获产品指标稳定先进，易于实施，不产生二次污染（实现无尾生产）。自主研制的分选设备——超极限（h/D）螺旋溜槽，突破了距径比不能小于0.45的传统理论极限，采用了0.36的超极限距径比设计，具有操作便利、低耗、高效、运行成本低等明显特性；在增大螺旋槽直径后仍可对微细粒物料进行有效回收，提高了小密度差物料的分选效率。该工艺技术同时还可用于其它含金属固体废渣、低密度非金属物料、金属矿山尾矿和化工微细物料的分选提纯、富集分离及综合回收等，为综合利用固体废料提供了可靠的资源化处理新技术、新工艺、新设备。

二、技术水平

三、应用范围

催化湿式氧化处理高浓度有机废水技术

孙承林

中国科学院大连化学物理研究所/资源与环境

项目简介及应用领域

催化湿式氧化（Catalytic Wet Air Oxidation，简称 CWAO）技术是在一定的温度、压力和催化剂的作用下，经空气氧化，使污水中的有机物及胺类分别氧化分解成 CO2、H2O 及 N2 等无害物质。CWAO 技术具有净化效率高，流程简单，占地面积小等特点，有广泛的工业应用前景。CWAO 技术适用于治理焦化、染料、农药、印染、石化、皮革等工业中含高化学需氧量 (COD) 或含生化法不能降解的化合物（如氨氮、多环芳烃、致癌物质 BAP 等）的各种工业有机废水。

该技术整体达到国际先进水平，节能减排示范作用显著，具备推广条件。近年来，催化湿式氧化技术几套工业化装置的稳定运行，将提供大量的基础运行数据，有利于进一步优化改进，确保技术的稳定性、安全性，增加了技术可靠性，增强了企业的信心，减轻了技术推广的阻力，将大幅推动该技术在国内废水处理领域的推广和应用。

催化湿式过氧化氢氧化技术处理工业废水

孙承林

中国科学院大连化学物理研究所/资源与环境

项目简介及应用领域：

催化湿式过氧化氢氧化技术 (CatalyticWetPeroxideOxidation，简称 CWPO)，是高级氧化技术的一种，是指采用过氧化氢做氧化剂，在反应过程中催化过氧化氢分解为氧化性更强的羟基自由基 (·OH)，进而将有机污染物氧化为小分子有机物甚至直接矿化为 H2O 和 CO2 的技术。CWPO 技术在常温常压下即可反应，并且具有操作简单、经济环保等特点，因此在难生物降解的中低浓度有机废水处理领域受到了广泛的关注。

在 CWPO 技术中，非均相催化剂将活性组分负载于载体上，具有活性组分不易流失，催化剂易从水中分离、可循环使用的优势，并大大减少了对反应设备的腐蚀和副反应的发生。

CWPO 技术目前已在垃圾渗滤液、煤化工废水及印染废水等多行业废水处理领域中有着重要应用，该技术既可用于废水生化前的预处理，又可用于废水的深度处理。

臭氧催化氧化处理工业废水

孙承林

中国科学院大连化学物理研究所/资源与环境

HCOP 技术在常温低压温和条件下进行，目前主要作为其他废水处理单元（如混凝沉淀、生化氧化、活性炭吸附等）的预处理或深度处理技术，适用于高盐低浓度有机废水，结合 Fenton、CWPO、铁碳内电解等技术提高出水可生化性，适用于处理 COD 属中低浓度的生活污水及工业废水。

超低污染物排放燃气燃烧器及燃烧技术

李为臻

中国科学院大连化学物理研究所/资源与环境

 2.燃料燃烧完全，热效率高。

VOCs 催化脱除技术

王胜

中国科学院大连化学物理研究所/资源与环境

项目简介及应用领域：

本项目组针对典型的四类 VOCs 气源特点，进行了燃烧催化剂及工艺技术的开发。开发出针对含氧类 VOCs、芳香类、低碳烷烃类以及含杂原子类等系列 VOCs 净化催化剂，催化剂能够满足对苯二甲酸、丙烯酸、丙烯腈、顺酐等生产过程产生的 VOCs 尾气的催化净化。同时，还开发出蓄热催化净化工艺（RCO）、吸附 - 浓缩 - 催化净化等 VOCs 净化工艺，可以满足不同的 VOCs 气源和工况特点。目前，相关技术已成功完成了对苯二甲酸尾气催化净化技术工业侧线试验。目前，已经申请相关发明专利 24 件，授权 7 件。