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科研成果

澳门太阳集团城网址典型成果

  2017-09-03  作者:  来源:院科研办
 
成果名称
成果完成人
成果简介
科学治霾-改善大气环境质量
郭斌
针对我国尤其是京津冀区域大气污染加重,严重雾霾天气频发,认真分析我国区域大气污染质量现状及存在的问题,连续三年参与提出了201220132014年省政协1号提案《关于改善和提高省会大气环境质量的建议》、《标本兼职推动蓝天工程,改善我省大气环境质量的建议》和《科学治霾-改善大气环境质量》提出要从根本上解决雾霾问题,必须加强科学研究,用科学的管理方法和治理手段,实现大气环境的质量根本好转。主持和参与了国家《制药行业排污许可申请与核发技术规范》、《玻璃行业排污许可申请与核发技术规范》和《制药行业污染源强核算技术规范》等规范起草,制定了制药和玻璃行业多项地方标准,上述提案、规范与标准等得到了省委、省政府主要领导的重要批示,相关内容也得到了省科技厅和环保厅等政府部门采纳,并应用到省、市大气污染防治政策文件中。
主要研究成果和项目:国家《制药行业排污许可申请与核发技术规范》课题来源:国家环保部;国家《玻璃行业排污许可申请与核发技术规范》课题来源:国家环保部;国家《制药行业污染源强核算技术规范》课题来源:国家环保部;《制药行业VOC与恶臭污染控制技术政策的研究》课题来源:国家环保部;《京津冀大气联防联控技术的研究》课题来源:国家科技部
功能离子液体在气态污染物净化与资源化的机理及应用
段二红
化工、制药和轻工等行业生产过程中排放大量有毒有害的酸性气体污染物(SO2H2SNOx等)和挥发性有机物污染物(VOCs),对环境和生态系统造成了严重影响。近十年来,新型绿色溶剂-离子液体的基础和应用研究取得了突飞猛进的发展,展示了其重要的科学价值和巨大的应用潜力,为解决能源、资源、环境等重大战略性问题提供了新机遇。在研究领域本课题组设计并制备了己内酰胺-四烷基卤化铵和氨基酸类功能离子液体,系统研究其在气态污染物的吸收、分离和资源化。探讨离子液体结构与性质的关系,包括离子液体的量化计算、分子模拟、纯物质及混合物的相行为;开展功能离子液体有效回收研究,实现离子液体的循环利用;开发高效气态污染物净化和资源化工艺和装置。本研究方向得到了国家和省部支持,成果达到国际先进水平,部分研究成果分别获得了河北省自然科学一等奖和科技进步奖三等奖,申请发明专利15项,授权7项,发表高水平SCI论文21篇。
低温等离子+吸附/催化挥发性有机废气净化技术及设备
段二红
化工、制药和轻工等行业生产过程中排放大量低浓挥发性有机物污染物(VOCs),这些VOCs是形成雾霾的重要前体物之一。课题组开发了离子液体固载改性海泡石技术,海泡石进行水热和盐酸预处理,并通过离子液体和金属改性,得到了多孔和高吸附和催化活性的海泡石。通过设计开发低温等离子体+吸附催化剂的有机气体净化器,利用等离子体平均能量约5eV的大量电子以每秒800万次至5000万次的速度反复轰击苯、甲苯、二甲苯等VOCs气体,同时在具有知识产权的高效改性海泡石吸附/催化剂等作用下,对VOCs和等离子区产生的臭氧进行进一步吸附富集催化氧化,使VOCs与空气中的O2/O3等各种活性粒子氧化生成H2OCO2,使废气得到净化,显著提高VOCs的去除效率并降低能耗。本技术和装备具有降解和催化效率高,催化剂寿命长,适用性的特点。本技术得到了国家环保部、省科技厅和环保厅的支持,成果达到国际先进水平,部分研究成果申请发明专利7项,授权3项,发表高水平SCI论文5篇,工业应用企业达到了10余家,受到了企业好评。
烧结机烟气半干法脱硫成套化技术与设备
郭斌
中国科学院过程工程研究所和河北科技大学联合开发 "循环流化床烟气脱硫净化系统"―IOCFB被北京市新技术产业开发试验区评定为新技术产品,获得国家专利(ZL01223896.1)。其在传统半干法工艺基础上开发出的新一代半干法工艺,优化物料再循环工艺,使脱硫剂消耗量降低到最小。在化学分析、矿物组成研究和微观结构考察的基础上,充分利用了粉煤灰、脱硫灰、钢渣、矿渣等固体废弃物之间的协同组合作用,研究开发了脱硫灰低温转化技术,烧结烟气脱硫灰制备生态胶凝性材料和改性脱硫灰制备水泥添加剂技术,为脱硫副产物的资源化综合利用又辟一新途径。首次创建了基于烧结烟气干法半干法脱硫灰胶凝材料的蒸养砖和免蒸养砖完整的生产技术体系,申请国家发明专利4项,已获授权2项,相关学术论文20篇。
生物净化VOCs、生物/化学集成净化含硫恶臭新技术
任爱玲
根据现代流体力学、生物反应动力学原理,对关键技术参数优化、多功能处理单元高效异味气体净化耦合,研发高效、低耗、集成化成套气体净化技术和装备;通过对典型污染物的降解过程和机理研究,采用污染物降解高效微生物定向筛选和育种技术,培育和筛选出具有自主知识产权的系列功能性菌属,其中脱除含硫异味气体的优势菌(RG-1CTB138-1 AY345539.1)被中国微生物菌种馆藏中心馆藏,获国家发明专利1项;该菌种已被中科院大气所应用,研究成果发表在国际权威期刊 Journal of Hazardous MaterialsBiodegradation。采用静动态结合方法实现专属菌属的培养、驯化、挂膜,结合自主开发的绿色高效填料,提出了生物滴滤塔化学与生物净化结合的新方法,有效解决了生物脱臭(含硫)多种产物的不足,实现净化恶臭的同时调控脱硫产物回收硫资源。形成了高效、低耗、具有创新性自助产权的生物净化VOCs、生物/化学集成含硫恶臭控制技术,已申请发明专利2项,在石化、制药、废水处理过程、垃圾填埋过程恶臭控制等行业多家企业中得到推广应用。
含铁废渣制备高效除臭剂
郭斌
采用工业废渣—硫酸烧渣、粉煤灰等含铁废渣为主要原料,采用先进的碱解活化转型技术将其转化为,通过探讨制备工艺、吸附硫容、吸附等温线及穿透时间等参数,优化了各项制备工艺参数,研究制备出KX高效脱臭吸附剂,建立了KX脱臭剂的动力学模型—柱形单颗粒核收缩模型来描述KX吸附剂的吸附过程,并模拟出了H2SO2在灰层内的有效扩散系数Dh,实现脱硫—塔内再生,有效回收硫资源。成品脱臭剂在制药行业、化学工业、垃圾处理、污水处理等产生的恶臭净化中得以工业化应用。研究成果获国家环保部科技进步三等奖。
脱臭剂制备方法简单,成本低廉,适用于低深度、高氧量、高湿度的含硫化氢恶臭气体的净化。对恶臭气体尤其硫化氢具有较强的吸附作用,可用于工业废气和污水处理厂的异味净化。该成果不但为含硫恶臭气体提供了较好的净化技术,而且也为日益严峻的工业固体废物的处理开辟了一条新途径。
微波催化氧化(MRCO)净化有机废气技术
王欣
微波催化氧化(MRCO)技术是一项将微波非热催化和多相催化共同应用于VOCs废气催化燃烧的新型技术。因催化剂表面弱键与缺陷位的存在,当微波照射时,因其不对称的微观结构使得其在电磁波场中因反复振动迅速升温,使其外层电子轨道更加活跃更容易和反应物质发生氧化还原反应,同时在其表面形成高温热点,当反应物分子与这些高温热点接触时即可发生化学反应。通过适当控制微波的照射时间和功率可以控制催化剂的温度。同时,微波加热的选择性特点,使不同组分间因热膨胀系数不同而在晶格间产生热应力,导致颗粒间边界断裂或产生裂缝,因而使得催化剂的反应表面积增大,从达到优化传质传热的效果,并改善了催化燃烧过程中常因炭积所造成的堵塞催化反应通道的问题。其特点在于:1)微波-催化剂协同催化,催化效率高,反应完全,无中间产物;2)由于微波能将能量直接作用于有机气体分子上,大大提高传质传热效率,加速其分解速度,缩短停留时间,减小设备体积;3)充分利用有机气体燃烧反应热,结合换热器回收,降低运营成本;4)微波具有靶向加热特点,相比传统催化燃烧技术,微波催化燃烧技术能耗仅为其1/2。部分研究成果分别,申请国家发明专利3项,国际PCT专利1项,发表高水平论文7篇。
光催化材料的制备及净化挥发性有机物的应用研究
赵文霞
化工和制药等行业生产过程中排放大量有毒有害的挥发性有机物污染物(VOCs),对环境和生态系统造成了严重影响。与传统净化技术相比,光催化技术在VOCs的净化处理方面表现出优异的性能。在研究领域本课题组设计并制备得到二氧化钛(TiO2)、可见光改性二氧化钛(CdS/TiO2Fe/TiO2N/TiO2),并将光催化剂负载于载体(煤质活性炭、活性炭纤维、菌渣基活性炭)制得复合光催化材料,系统研究并探讨复合光催化材料对VOCs的净化机理及性能。本研究方向先后得到了省部级及厅局级支持,成果达到国际先进水平,部分研究成果申请发明专利5项,授权3项,发表SCI/Ei及中文核心论文10篇以上。
流体仿真模拟技术
罗晓
随着我国高速发展,计算机已广泛应用到社会各方面,尤其通过计算机仿真技术模拟多相流体流场变化与组分输运规律逐渐成为主要的研究手段。我国京津冀地区大气、水污染严重,采用数值模拟技术达到清晰流体内部流场、浓度、温度、压强等分布规律,达到定量研究与准确预测的效果。河北科技大学流体仿真平台通过仿真模拟技术能够模拟单相流流动、多相流流动及组分输运等,在水泥行业煤粉燃烧及NOx治理、氧化沟富氧曝气、污水污泥运动规律及浓度分布、RTO设备VOCs燃烧机理及优化的数值模拟方面具有实践经验,在水利工程流场计算方面具有深厚理论基础与丰富模拟经验。
气态污染物防治过程热失控理论与清洁技术研究
张金锋
气态污染物防治过程受到传热和传质的共同作用,过程容易放热,极易引发过氧化工艺过程发生热失控反应,导致火灾、爆炸和中毒等重大生产事故。准确评估过程的热危险性,减少气态污染物防治过程热失控事故的发生,得到气态污染物防治的清洁技术是安全生产中的重要环节。本研究方向采用联合测试技术进行热特性和热动力学研究,获得工艺安全性数据,开展反应风险评估及清洁生产技术研究。目前针对制药工艺有机溶剂及药物粉体共存环境热安全问题开展系统研究,并探讨了氮气抑制保护生产的工艺措施。本研究方向先后得到了国家重点实验室开放基金、河北省科技攻关、河北省自然科学基金等科研项目支持,建有系统的工业粉体燃烧爆炸试验测试平台,发表SCI/Ei及中文核心论文20篇以上。
湿式吸收氧化法净化VOCs和恶臭技术研究
杜昭
工业发酵高浓度有机废水净化及资源化集成技术与示范
杨景亮
本项目研发的高效厌氧反应器,基于水力学原理开发的布水系统,三相分离器改善了反应器的水力条件;利用生物调控理论,控制适宜的污泥负荷和水力负荷,实现了反应器的快速启动及污泥床无载体快速颗粒化;根据厌氧、好氧处理单元生境差异,开发的厌氧、好氧单元耦合衔接技术,实现了整体处理系统的高效运行;研发的两级串联催化氧化脱硫技术,使高含硫沼气得到安全利用。研究成果实现了相关技术的优势集成。本研究成果撰写博士学位论文1篇,硕士学位论文5篇,发表学术论文20篇;授权发明专利1项,实用新型专利4项;编制机械行业标准《上流式厌氧反应器》(JB/T 10669-20061部,与企业联合制定了企业标准《厌氧颗粒污泥》(Q/HYKX 019-2008)。研究成果获2008年河北省科技进步二等奖。研究成果在国内24家制药、化工、轻工等企业推广应用,实现了相关企业废水的达标排放,促进了企业的健康、高速发展,为区域经济社会发展发挥了重要作用。
挥发性有机物(VOCs)和恶臭污染控制技术
郭斌
针对石化、制药、印刷、废水处理过程、菌丝体干燥等过程中产生的成份复杂、结构复杂、呈现持久性和高毒性的VOCs和恶臭污染物,开展了大气污染物物化、生化净化技术、光催化净化和新型高效吸收剂吸附剂等新技术、新工艺、新材料研究。研发典型挥发性有机物高效化学吸收与利用技术与装备、光催化净化技术与装备、吸附净化和溶剂回收技术与装备、生物净化技术以及新型绿色催化耦合技术与装备等,减少挥发性有机污染物排放。挥发性有机溶剂的循环利用与替代的清洁生产技术,环保装置副产沼气的净化与利用技术,含硫恶臭气体生物/化学法高效净化回收硫资源技术。该成果获得国家及省部级纵向资助经费1500余万元;发表学术论文148篇;申请国家专利14项,国际专利1项;获得省部级科技进步奖4项,对所属科学和技术领域及相关产业产生积极积极的影响。
抗生素菌渣无害化、资源化处理处置成套技术
李再兴
目前我国已成为世界最大的抗生素原料药生产与出口大国,每年抗生素菌渣的产生量110~130万吨。抗生素菌渣作为一种特殊的危险废物,其处理处置已经成为制药行业发展的瓶颈问题。河北科技大学与河北华药环境保护研究所有限公司、河北环境科学研究院3家单位联合攻关,以青霉素和头孢菌素C菌渣为研究对象,开发出了"热水解预处理+菌渣、污泥联合厌氧消化"工艺,建设了日处理350吨头孢菌素C菌渣示范工程,沼气产量>400 m3/吨干物质,固体减量率平均约60%。沼气送沼气锅炉作燃料,沼渣用于生产有机肥,实现抗生素菌渣无害化、资源化、减量化。本技术可有效控制抗生素菌渣不规范处置带来的环境风险问题,实现抗生素菌渣的高效、安全、资源化处理处置,具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。研究成果开发过程中得到国家自然科学基金面上项目(51478160)、河北省重大技术创新项目(12276703Z)经费的支持;获得发明专利16项,发表相关论文10余篇,发布菌渣中抗生素残留检测的企业标准4项、申请地方标准2项,河北省科技厅成果鉴定2项。
海水叶绿素现场检测仪的研制及藻荧光生物毒性检测方法建立
崔建升
成果依托海国家洋领域"十一五"863计划课题"卫星遥感大洋渔场环境信息获取及处理技术开发-海水叶绿素现场检测仪的研制(2007AA092201)和 国家高技术产业化项目"海洋渔业生产卫星综合应用服务示范系统" 任务7:卫星遥感数据真实性检验技术-船载(浮标)海水叶绿素及水质参数集成测定系统,测定仪应用荧光检测原理,研究设计了投放式海水叶绿素现场检测仪的整体结构;研发的脉冲调制荧光激发检测技术克服了杂散光的干扰;设计的避光罩和弱光信号检测处理电路,实现了弱荧光信号的检测;基于组态王软件系统编写的仪器控制及信号处理、显示软件,实现了检测仪的微机控制和可视化界面操作;实验选择的LED激发光源,解决了光源强度易受温度影响的技术难题;课题基于不同状态下叶绿素在检测系统的的响应特性和散射、反射光等测定干扰规律,给出消除干扰的技术方案,有效消除了杂散光干扰,提高了仪器检测稳定性和准确度海水叶绿素现场检测仪可实现海水叶绿素的现场检测,检出限达到0.02μg/L,测量范围为0300μg/L。成果获国家海洋科学技术奖一等奖1项,发表学术论文12篇,授权发明专利6项。
项目研制的海水叶绿素现场检测仪具备体积小、现场在线检测的技术特点,便于船载使用,还可广泛地应用于海洋环境污染调查、渔情预报、海产养殖的水质监测与控制以及其他监测等部门,也可推广到饮用水水源地管理、水产养殖区域评价、藻类和浮游植物分布、用于河流、湖泊、池塘调查、养殖业水质监控等领域,应用前景十分广阔。
海洋站生态环境长期综合观测系统-总磷总氮自动测定仪的研制
崔建升
项目是国家海洋局海洋公益性行业科研专项"海洋站生态环境长期综合观测系统集成技术研究与示范(编号:201505007"的重要研究内容,项目在863计划课题"船载海洋生态环境监测技术系统"子课题"海水中总磷、总氮的船载现场快速监测测定仪"成果基础上,以实现稳定可靠、自动在线、操作简便、高度集成的海洋站水质生态长期综合观测系统为目标,对仪器的结构进行了重新优化设计。消解系统由微波-紫外联合消解改为微波快速消解、样品输送管路增加了蒸发器降温装置、改进了镉柱布设方式,控制系统实现了人机智能对话,在大大缩小了仪器体积的同时,提升了仪器性能。检出限:TP 10-3 mg·L-1TN 10-2 mg·L-1;准确度:£±8%;精密度:£10%;零点漂移:£±5%;检测周期-单样平均:£45min;测定范围:TP 0.003~5 mg·L-1TN 0.01~10 mg·L-1,连续稳定运行时间:30天;维护周期:30天。经现场试验,各项指标达到《近岸海域水质自动检测技术规范》(HJ731-2014)要求。
微气泡催化臭氧化-生化耦合处理工艺
刘春
微气泡催化臭氧化技术利用臭氧微气泡强化臭氧传质,提高臭氧利用率,并通过臭氧微气泡类催化效应和高效催化剂催化效应,增强臭氧化能力,改善废水臭氧化处理效果。微气泡催化臭氧化-生化耦合处理工艺利用微气泡催化臭氧化技术去除废水中一部分有机污染物,并将难降解大分子有机物降解为小分子有机物,提高废水的可生化性,而后利用臭氧分解产生的溶解氧进行好氧生化处理,生化处理无需曝气,可进一步去除小分子可降解有机污染物,从而降低整体处理成本,并实现废水安全达标排放。
微气泡催化臭氧化-生化耦合处理工艺充分利用了微气泡技术的优势,具有更强的氧化能力、更高的处理效率和臭氧利用率以及更低的处理成本。微气泡催化臭氧化-生化耦合处理工艺适用于难降解工业废水处理,特别是难降解工业废水深度处理。微气泡催化臭氧化-生化耦合处理工艺已获得国家发明专利授权。
山区秸秆薪柴生物质洁净燃烧技术与装备
任爱玲
在研究生物质燃烧机理的基础上,优化生物质清洁燃烧技术,减少生物质燃烧过程中污染物的排放,提高生物质气化气的热值,减少焦油的产生,控制生物质气化温度,提高生物质燃烧效率,设计出适合山区推广的自主专利产品"生物质高效洁净燃烧炉"。主要创新点在于生物质燃料预热干馏、二次进风装置、锅与炉体间圆台型结构密封锁烟环、烟气折流装置等设计,提高了燃烧热效率,避免了焦油、黑烟的产生,可用于采暖、炊事。
该成果已确定为我省重点推广的生物质燃烧炉具,目前已推广应用3万余台,每台代替燃煤3.5吨计,预计可节煤10万余吨,减排SO2 1600余吨、粉尘3200余吨、NO2 900余吨,可取得了良好的环境效益、经济效益和社会效益。
制药行业典型污染物生物毒性效应及生态风险评价研究
沈洪艳
针对制药废水和抗生素菌渣的污染问题,以水体和土壤中典型生物为模型动物,采用理化分析、分子生物学方法,通过毒理学实验研究了多种制药行业废水和抗生素菌渣的生物毒性效应及其生态风险,建立了制药废水对生物急性毒性和长期环境效应的测试程序和方法、优先控制抗生素菌渣环境效应诊断及安全评价程序和方法,确定了多种制药废水和抗生素菌渣的毒性水平,筛选出对制药废水或抗生素菌渣敏感的生物标志物,采用综合生物标志物指数在生物标志物与生态风险评价之间建立了关联,本研究可用于制药废水毒性监测、污水处理工艺效果评价、水环境监测、抗生素菌渣的安全评价等领域。
本研究成果撰写博士学位论文1篇,硕士学位论文9篇,发表学术论文40余篇,SCIEI检索论文15篇,申请发明专利1项。
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