冶金及化工行業廢氣資源化國家地方聯合工程研究中心創新成果

昆明理工大學環境科學與工程學院

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，國家發改委示范項目2項，現承擔國家重點研發計劃項目（課題）18項。發表SCI/EI檢索論文700余篇；獲得授權發明專利300余件，主持制訂了《錫、銻、汞工業污染物排放標準》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，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轉化機制，開發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劑協同化學鍵合效應，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“互聯網+”大學生創新創業大賽金獎“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

通過構建生態圈舍、養殖廢物集中式收集站，研發快速生物干燥堆肥化、基質化利用、多級返料發酵、電磁強化發酵等多項技術，實現了有機廢物處理企業多年連續盈利并在新三板上市，為洱海富營養化污染控制做出了重要貢獻。形成了“政府主導，企業運營，多方參與”的農村面源有機廢物分類收集與循環利用關鍵技術產業化應用新模式，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和企業推廣應用。代表性成果：

①《面源有機廢物資源化循環利用關鍵技術》，科學出版社， 2020.12.

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

③《畜禽糞便好氧堆肥化操作規程》(DB53/T 967-2020).

微型傳感器及環境在線檢測系統研究

項目研究開發了基于羧基、巰基等基團的有機材料微型傳感器，針對不同種類、同價態的重金屬離子進行檢測；基于電化學檢測開發針對磷化氫、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COD精準測定傳感器；設計開發環境在線檢測系統，結合自主開發的微型傳感器，實現對污染控制過程多參數、全方位的在線、連續、原位檢測，推動環境科技需求、開發、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“互聯網+”大學生創新創業大賽銀獎“科學療毒”——高毒污染物的智慧化處理方案.

環境功能材料及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污染物脫除；掌握了其溫變調控釋放行為，發現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為灰箱過程。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 冶金及化工行業廢氣資源化國家地方聯合工程研究中心發展目標

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