冶金及化工行業(yè)廢氣資源化國家地方聯(lián)合工程研究中心創(chuàng)新成果

昆明理工大學環(huán)境科學與工程學院

中心擁有固定科研人員33名，近年來完成國家863計劃項目3項，國家發(fā)改委示范項目2項，現(xiàn)承擔國家重點研發(fā)計劃項目（課題）18項。發(fā)表SCI/EI檢索論文700余篇；獲得授權發(fā)明專利300余件，主持制訂了《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標準》等多項國家標準。出版教材及專著29部。獲國家教學成果獎一等獎1項、二等獎1項，獲省部級教學成果特等獎2項、一等獎2項；獲國家技術發(fā)明二等獎1項、省部級科技獎勵一等獎6項。

1 主要研究項目及成果

煙氣硫硝塵氟電化學耦合液相催化同步凈化利用技術

采用自研微乳液催化劑、電濾布及電濾膜材料，并耦合多年積淀的電化學強化技術及膜分離技術，可實現(xiàn)冶煉煙氣中硫硝塵氟等多污染物的同步去除，反應后微乳液吸收劑可回用，廢液可用于制酸。該技術處理效率高，靈活多變、處理成本低，是今后煙氣一體化凈化的發(fā)展新方向。代表性成果：

①Efficient Purification of Hydrogen Cyanide by Synergistic Effects of Electrochemical and Liquid Phase Catalysis[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2021， 225.

②Simultaneous Desulfurization and Denitrification by Electrodialysis[J]. Separation and Purification Technology， 2020:117009.

③Efficient Purification of Hydrogen Sulfide by Synergistic Effects of Electrochemical and Liquid Phase Catalysis[J]. Separation and Purification Technology， 2019， 218:43-50.

重金屬尾礦砂污染長效固化劑/穩(wěn)定劑技術與裝備研究

圍繞超細尾礦砂金屬選擇提取機制及專用藥劑開發(fā)，開展高毒重金屬遷移轉化的行為及阻控機制研究，解析重金屬賦存形態(tài)轉化機制，開發(fā)多種鈍化劑并闡明其對重金屬納微尺度作用機制，解構多種重金屬與膠凝活性激發(fā)劑協(xié)同化學鍵合效應，為尾礦有價組分資源化利用、尾礦的土壤化利用及干式堆存提供理論和技術支撐。代表性成果：

① Preparation of ferric nitrate-graphene nanocomposite and its adsorption of arsenic(V) from simulated arsenic-ontaining wastewater[J]. Applied Organometallic Chemistry， 2019， 33(11).

②Stabilization of arsenic in waste slag using FeCl2 or FeCl3 stabilizer[J]. RSC Advances， 2017， 7(87):54956-54963.

③一種氣-固相硫化結晶-微囊鈍化尾礦重金屬的方法和裝置. CN112546532A.

膜技術在廢酸及重金屬分離方面的資源化應用

通過自主研發(fā)多種用于重金屬及廢酸分離回收的特種電滲析膜。從硫酸硝酸廢酸混合物中選擇性分離硝酸的分離效率達到90%；硫酸回收濃度達68wt%，硝酸濃度可達10w%。代表性成果：

①Self-made anion-exchange membrane with polyaniline as an additive for sulfuric acid enrichment[J]. Chemical Engineering Journal， 2018， 341:298-307.

②Preparation of proton block and highly conductive AEM by creating PANI dominated and hydrophobicity ion channels for sulfuric acid enrichment[J]. Polymers for Advanced Technologies， 2021.

③一種疏水性耐酸高電導率陰離子交換膜及其制備方法，國內發(fā)明， ZL 201711061218.

含鹽廢水高效利用技術研究

研究提出以高壓直流電暈放電、電容、膜過濾、電滲析技術聯(lián)用，以極低能耗電解制氫，利用含鹽廢水生產酸、堿及超純水，同時回收氫氣和氧氣，對含鹽廢水高效利用方向具有重要實踐意義。代表性成果：

①Concentration and treatment of ceric ammonium nitrate wastewater by integrated electrodialysis-vacuum membrane distillation process[J]. Chemical Engineering Journal， 2018， 351:721-731.

②“翰文杯”第六屆云南省“互聯(lián)網+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎“一水五用”——世界首款含鹽廢水高效資源化凈化設備.

有機廢物多場強化轉化及高值化利用研究

通過構建生態(tài)圈舍、養(yǎng)殖廢物集中式收集站，研發(fā)快速生物干燥堆肥化、基質化利用、多級返料發(fā)酵、電磁強化發(fā)酵等多項技術，實現(xiàn)了有機廢物處理企業(yè)多年連續(xù)盈利并在新三板上市，為洱海富營養(yǎng)化污染控制做出了重要貢獻。形成了“政府主導，企業(yè)運營，多方參與”的農村面源有機廢物分類收集與循環(huán)利用關鍵技術產業(yè)化應用新模式，被云南省委、省政府稱為“順豐模式”。“順豐模式”及多項技術已在云南省多個地區(qū)和企業(yè)推廣應用。代表性成果：

①《面源有機廢物資源化循環(huán)利用關鍵技術》，科學出版社， 2020.12.

②《農業(yè)與農村固體廢物分類收集處理技術規(guī)范》(DB53/T 970-2020).

③《畜禽糞便好氧堆肥化操作規(guī)程》(DB53/T 967-2020).

微型傳感器及環(huán)境在線檢測系統(tǒng)研究

項目研究開發(fā)了基于羧基、巰基等基團的有機材料微型傳感器，針對不同種類、同價態(tài)的重金屬離子進行檢測；基于電化學檢測開發(fā)針對磷化氫、硫化氫、氰化氫等有毒氣體的微型傳感器；針對水質檢測中COD測不準的難題，利用高性能催化材料體系開發(fā)COD精準測定傳感器；設計開發(fā)環(huán)境在線檢測系統(tǒng)，結合自主開發(fā)的微型傳感器，實現(xiàn)對污染控制過程多參數(shù)、全方位的在線、連續(xù)、原位檢測，推動環(huán)境科技需求、開發(fā)、應用及評價的無縫對接。代表性成果：

①一種基于UV/H-2O-2技術檢測水質COD的方法及裝置[P].CN112834721A， 2021-05-25.

②一種基于電化學法檢測氰化氫氣體的傳感器[P]. CN111912889A， 2020-11-10.

③“翰文杯”第六屆云南省“互聯(lián)網+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎“科學療毒”——高毒污染物的智慧化處理方案.

環(huán)境功能材料及3D打印研究

研究合成了4種疏水性離子液體，構建的離子液/水雙液相催化氧化體系，強化了磷化氫等氣態(tài)污染物脫除；掌握了其溫變調控釋放行為，發(fā)現(xiàn)了離子液體對木質纖維素裂解的催化作用和定向調控作用，大幅降低纖維素的裂解溫度至140℃，通過調控得到高附加值的裂解產物，同時構建了纖維素液相催化裂解產物演化模型，使木質纖維素液相催化裂解過程由黑箱過程變?yōu)榛蚁溥^程。同時開展了針對耐腐蝕性樹脂及大宗固廢膠凝活性、流變性、凝結時間、成型強度等指標的調控研究，使其可用于3D打印的原材料，實現(xiàn)大宗固廢的高附加值利用。代表性成果：

①Catalytic pyrolysis of cellulose in ionic liquid [bmim]OTf[J]. Carbohydrate Polymers， 2016， 148:390-396.

② Mechanism of PH3 absorption by Cu+-ILs/H2O two-liquid phase system[J]. Separation & Purification Technology， 2017， 187:255-263.

③一種大宗固廢基環(huán)保粉體材料的制備方法[P]. CN113332654A， 2021-09-03.

④一種基于高強度α半水石膏3D打印材料的制備方法[P]. CN110818298A， 2020-02-21.

2 冶金及化工行業(yè)廢氣資源化國家地方聯(lián)合工程研究中心發(fā)展目標

工程中心將繼續(xù)以項目為紐帶，開展資源型行業(yè)產學研合作，為云南省、全國、東南亞相關行業(yè)提供技術和高水平技術人才支持，對冶金及化工行業(yè)廢氣資源化利用和西部發(fā)展具有較強的輻射帶動作用，加速提升云南省及西部地區(qū)創(chuàng)新能力的步伐，促進大氣污染治理與防控水平的提升，推動相關產業(yè)升級和新興產業(yè)的發(fā)展。