國家有機(jī)毒物污染控制與資源化工程技術(shù)研究中心
一、簡介
國家有機(jī)毒物污染控制與資源化工程技術(shù)研究中心（以下簡稱“中心”）于2009年10月30日經(jīng)國家科技部批準(zhǔn)建設(shè)，依托單位南京大學(xué)。中心重點(diǎn)圍繞有機(jī)化學(xué)品清潔生產(chǎn)技術(shù)及裝備、有毒有機(jī)污染物資源化技術(shù)及裝備、有毒有機(jī)污染物生物處理技術(shù)及裝備、有毒無機(jī)污染物安全控制技術(shù)及裝備、有機(jī)污染監(jiān)控預(yù)警與應(yīng)急技術(shù)及裝備五個(gè)方向，開展技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用、工程技術(shù)服務(wù)、人才培養(yǎng)和對(duì)外合作交流，成為聚集行業(yè)高水平專業(yè)技術(shù)人才、引領(lǐng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步、支撐我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、保障公眾健康和生態(tài)安全的重要基地。
在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)與相關(guān)部門的大力支持下，中心經(jīng)過四年的建設(shè)和發(fā)展，于2013年底以優(yōu)異成績通過了國家科技部組織的驗(yàn)收。建設(shè)期內(nèi)共申請(qǐng)發(fā)明專利168項(xiàng)，獲授權(quán)中國發(fā)明專利101項(xiàng)、美國專利5項(xiàng)；取得35項(xiàng)成熟的工程化技術(shù)成果；研究成果共獲得國家科技獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、省部級(jí)科技一等獎(jiǎng)6項(xiàng)。
二、組織結(jié)構(gòu)和人才隊(duì)伍
中心采取管理委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下的中心主任負(fù)責(zé)制。
中心主任由中國工程院院士、南京大學(xué)張全興教授擔(dān)任。張全興院士是我國離子交換與吸附技術(shù)發(fā)展的主要開拓者之一，在國內(nèi)最早將樹脂吸附技術(shù)融合到環(huán)境工程領(lǐng)域，自主開創(chuàng)了樹脂法治理有毒有機(jī)工業(yè)廢水及其資源化的新領(lǐng)域，為重點(diǎn)化工行業(yè)污染控制和節(jié)能減排做出了重要貢獻(xiàn)。
中心副主任分別由任洪強(qiáng)、張志炳、陳群、李愛民、潘丙才、畢軍擔(dān)任。任洪強(qiáng)教授現(xiàn)為南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院副院長、教育部長江學(xué)者特聘教授、江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”第一層次中青年首席科學(xué)家、“十二五”國家863專題項(xiàng)目首席專家，主要從事廢水生物處理強(qiáng)化技術(shù)研究，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。張志炳教授現(xiàn)任南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化工系主任，主要從事清潔生產(chǎn)、過程強(qiáng)化的研發(fā)與應(yīng)用，獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。陳群教授現(xiàn)任常州大學(xué)副校長、江蘇省綠色催化材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”中青年科技領(lǐng)軍人才，主要從事基于綠色催化材料設(shè)計(jì)的有機(jī)化工清潔催化反應(yīng)工藝研究，曾獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。李愛民教授現(xiàn)任南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院副院長、南京大學(xué)鹽城環(huán)保技術(shù)與工程研究院院長、國家首批“萬人計(jì)劃”科技領(lǐng)軍人才、教育部長江學(xué)者特聘教授、國家杰出青年基金獲得者、國家重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人、教育部優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人、國家“十二五”水專項(xiàng)淮河項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”中青年科技領(lǐng)軍人才，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。潘丙才教授現(xiàn)任南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程系主任、污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、國際水協(xié)中國青年委員會(huì)主席、國家首批“萬人計(jì)劃”青年拔尖人才、江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”中青年科技領(lǐng)軍人才，主要從事基于環(huán)境功能材料的水污染控制技術(shù)及原理研究，獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。畢軍教授現(xiàn)任南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長、“十二五”863主題項(xiàng)目首席專家、“十一五”863重大項(xiàng)目總體專家組副組長、水專項(xiàng)“水體污染控制戰(zhàn)略與政策示范研究”主題專家組副組長，主要從事環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境管理等研究，獲省部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。
中心最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)是工程技術(shù)委員會(huì)，由六位院士和多位行業(yè)中有重要影響的科學(xué)家和工程技術(shù)人員組成，歐陽平凱院士任主任。
中心依據(jù)“開發(fā)、流動(dòng)、競(jìng)爭、協(xié)作”的理念，形成了具有很強(qiáng)創(chuàng)新能力和較高專業(yè)水平的研發(fā)隊(duì)伍。現(xiàn)有固定人員81人，高級(jí)職稱50人，包括工程院院士1人，長江/杰青2人、萬人計(jì)劃2人、優(yōu)青3人、省333工程一、二層次3人、享受國務(wù)院政府特殊津貼5人，教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和科技部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)各1個(gè)。
三、中心重點(diǎn)研發(fā)方向
1.新型環(huán)境功能材料及其在有機(jī)毒物污染控制中的應(yīng)用
有機(jī)廢水的污染控制與資源化主要可以分為三個(gè)階段：(1)高濃度有機(jī)廢水的前處理；(2)中低濃度有機(jī)廢水的降解凈化；(3)低濃度有機(jī)廢水的深度凈化。針對(duì)這三個(gè)階段對(duì)應(yīng)的資源化回收、毒物無害化、水質(zhì)安全性控制涉及的共性吸附分離和生化降解技術(shù)，中心開展了工程化技術(shù)攻關(guān)，在環(huán)境功能材料的研制及其應(yīng)用技術(shù)開發(fā)和設(shè)備構(gòu)建方面取得了突破。
在高濃度有機(jī)廢水的前處理方面，取得了以下技術(shù)突破：
(a)新型特種樹脂吸附劑開發(fā)。針對(duì)廢水中主要有機(jī)污染物的分子結(jié)構(gòu)特征，通過樹脂骨架優(yōu)化、孔結(jié)構(gòu)調(diào)控等方法，自主研制出對(duì)特征污染物具有高選擇性的新型樹脂吸附劑，可有效富集、分離和回收廢水中難降解有機(jī)毒物。
(b)連續(xù)吸附再生水處理設(shè)備的開發(fā)。研制開發(fā)了成套化、集成化、自動(dòng)化的新型連續(xù)吸附再生水處理設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中特征污染因子的吸附分離及吸附劑進(jìn)行脫附再生，節(jié)約了占地面積、投資與運(yùn)行成本。
在中低濃度有機(jī)廢水的降解凈化方面，取得了如下技術(shù)突破：
(a)新型懸浮填料開發(fā)。通過添加助劑、混合改性和優(yōu)化加工工藝等手段，研制出新型懸浮填料，其在膜微生物活性、COD去除率等方面的表現(xiàn)均優(yōu)于普通懸浮填料。
(b)生物強(qiáng)化一體化反應(yīng)器研制。該反應(yīng)器上部是移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（使用新型懸浮填料），下部是上流式厭氧生物濾池，中間過渡區(qū)由三相分離裝置和曝氣裝置組成。該設(shè)備高度集成，通過自控裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，具有占地省、處理效果好、投資運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
在低濃度有機(jī)廢水深度凈化方面，取得了如下技術(shù)突破：
(a)新型磁性吸附劑開發(fā)。通過在樹脂合成過程中植入磁體，自主研發(fā)了磁性樹脂吸附劑，改善了吸附劑的沉降性能，減少吸附劑流失。與國外同類材料MIEX相比，所研制的磁性吸附劑對(duì)不同水體中的DOM吸附容量提高10%—60%，抗污染能力也高于MIEX，成本僅為MIEX的1/3。該材料填補(bǔ)國內(nèi)磁性樹脂生產(chǎn)及磁性樹脂水處理工藝的空白。
(b)全混式連續(xù)分離工藝的設(shè)計(jì)開發(fā)。整合流化床與沉淀池的處理功能，開發(fā)出集混合、反應(yīng)、沉淀于一體的樹脂反應(yīng)器，集成套化、集成化、自動(dòng)化于一體，提高設(shè)備運(yùn)行的人性化操作。
中心構(gòu)建了工業(yè)廢水中有機(jī)毒物“資源化回收（前處理）—毒物無害化（生物處理等）—水質(zhì)安全性控制（深度處理）”的工程化技術(shù)，在全國各地建立了30多項(xiàng)示范工程。
2.綠色催化與精細(xì)分離技術(shù)的研發(fā)及其在有機(jī)毒物減排和資源化中的應(yīng)用
綠色高效催化劑、反應(yīng)工藝研發(fā)與應(yīng)用
中心研發(fā)成功雙酚A生產(chǎn)過程的綠色環(huán)保型離子交換樹脂催化劑，深入研究了離子交換樹脂催化劑的耐溫性能、樹脂孔結(jié)構(gòu)與傳質(zhì)性能、改性劑協(xié)同催化作用，開發(fā)成功雙功能高分子聚合物烷基化催化劑及雙酚A清潔催化技術(shù)，在南通星辰9萬噸/年雙酚A工業(yè)裝置上獲得成功應(yīng)用，突破了國外對(duì)雙酚A生產(chǎn)技術(shù)的封鎖。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了耐高溫陽離子交換樹脂催化劑，提高了壬基酚產(chǎn)量，減少了二壬基酚等廢焦油的排放，并應(yīng)用于江蘇凌飛科技股份有限公司1.5萬噸壬基酚生產(chǎn)裝置。
中心重點(diǎn)研究了乙烯法生產(chǎn)乙二醇工藝中雜質(zhì)的形成機(jī)制以及煤基法（一氧化碳偶聯(lián)法）煤制乙二醇的工藝，開發(fā)了降低高紫外光吸收雜質(zhì)含量的催化加氫技術(shù)及催化劑，在國際上首次采用催化加氫—精餾耦合工藝或催化加氫—吸附—精餾聯(lián)合工藝，大幅度降低了含烯類和羰基類不飽和雜質(zhì)的含量，提高乙二醇產(chǎn)品紫外光透過率。成果通過中國石油(601857,股吧)化工股份公司鑒定，認(rèn)為達(dá)到國際先進(jìn)水平。
強(qiáng)化多相反應(yīng)—分離集成系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用
中心研制了“多相催化塔式碰撞流反應(yīng)器”及其精細(xì)分離系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)苯類衍生物的氧化反應(yīng)過程以及二氫月桂烯的水合生產(chǎn)過程進(jìn)行強(qiáng)化，并與精細(xì)分離系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)、分離全過程的能量和物料的高效利用。該技術(shù)不僅在反應(yīng)器結(jié)構(gòu)上有關(guān)鍵性創(chuàng)新，同時(shí)在氧化反應(yīng)、水合反應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物分離強(qiáng)化方面進(jìn)行了創(chuàng)新。
高效精細(xì)塔器分離技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用
中心首創(chuàng)了以非平衡熱力學(xué)熵增速率函數(shù)作為節(jié)能型新結(jié)構(gòu)塔器的全新研究方法，即將熵增速率與塔器的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行直接關(guān)聯(lián)。基于該方法研制的超級(jí)浮閥塔板SVT及其他塔器傳質(zhì)新元件和新分離工藝，壓降下降33%以上，效率提高36%以上，通量提高40%以上。中心研制了1套工程設(shè)計(jì)軟件、建成了2條工業(yè)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了高效塔器設(shè)備的批量生產(chǎn)。同時(shí)研發(fā)了用NOx廢氣制取工業(yè)硝酸的MOAPTS工藝、對(duì)精紡過程溶劑廢液DMAc進(jìn)行高純化回收的ISAD工藝，以及對(duì)甲醛廢水資源化制取工業(yè)甲醛的SPD工藝等。
上述成果得到了以中國工程院院士歐陽平凱為組長的鑒定委員會(huì)的高度評(píng)價(jià)：“該項(xiàng)目研制的技術(shù)總體上已達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中菱形母子浮閥等技術(shù)屬于國際首創(chuàng)。”成果已授權(quán)發(fā)明專利11項(xiàng)，其中美國和歐洲專利各1項(xiàng)，獲2011年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
上述成果已在多家企業(yè)推廣應(yīng)用，每年新增產(chǎn)值36.8億元，新增利稅7.12億元，增收節(jié)支12.63億元。
3.面向突發(fā)污染事件的監(jiān)控預(yù)警和應(yīng)急處置技術(shù)及其應(yīng)用
針對(duì)我國目前應(yīng)對(duì)環(huán)境污染事件甄別預(yù)警水平較低，應(yīng)急處置技術(shù)儲(chǔ)備不足，科學(xué)決策能力不夠的現(xiàn)狀，中心研發(fā)了重大環(huán)境污染事件預(yù)警應(yīng)急的關(guān)鍵性技術(shù)及支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了“全面監(jiān)測(cè)感知—快速預(yù)警定位—智能決策指揮—協(xié)同應(yīng)急處置”的總體目標(biāo)。
一、研發(fā)了新型生物毒性傳感器設(shè)備，并構(gòu)建可覆蓋城市、化工園等區(qū)域的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)體系；二、研發(fā)了環(huán)境污染事件應(yīng)急模型庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)事件發(fā)展態(tài)勢(shì)和危害水平的快速模擬預(yù)警；三、基于各類環(huán)境污染事件應(yīng)急知識(shí)庫、規(guī)則庫，利用動(dòng)態(tài)應(yīng)急預(yù)案技術(shù)和應(yīng)急可視化技術(shù)開發(fā)應(yīng)急決策支持技術(shù)；四、集成開發(fā)了針對(duì)典型城市和區(qū)域、典型行業(yè)和飲用水水源地的應(yīng)急技術(shù)體系。針對(duì)大氣、水、土壤污染事件開發(fā)了3套現(xiàn)場(chǎng)處理處置技術(shù)工具包，涵蓋20個(gè)典型風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)的有機(jī)、無機(jī)2類共90種特征風(fēng)險(xiǎn)因子的應(yīng)急處置技術(shù)；針對(duì)飲用水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，構(gòu)建了包括4類55種典型污染物的應(yīng)急處理工具包。五、面向化工園研發(fā)了我國第一個(gè)集環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、安全生產(chǎn)監(jiān)管、規(guī)劃建設(shè)和公用工程監(jiān)控為一體的環(huán)境污染事件應(yīng)急響應(yīng)平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)。
中心依托開發(fā)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與應(yīng)急技術(shù)，為南京化工園區(qū)設(shè)計(jì)并建成應(yīng)急響應(yīng)中心，已用于支撐江蘇省“1831生態(tài)環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)”建設(shè)，并在江蘇省環(huán)境應(yīng)急與事件調(diào)查中心、蘇州市環(huán)保局、宿遷市環(huán)保局、張家港市安監(jiān)局、張家港保稅區(qū)、揚(yáng)州化工園等單位進(jìn)行應(yīng)用，有力支撐了地方環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理和應(yīng)急能力建設(shè)。
環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警應(yīng)急系統(tǒng)以技術(shù)承包形式獲得直接經(jīng)濟(jì)效益約345萬元，間接經(jīng)濟(jì)效益約1億元，為推動(dòng)化工園區(qū)安全體系的構(gòu)建提供了示范。同時(shí)，已銷售在線生物毒性傳感器13臺(tái)，完成銷售收入1170萬元，在南京、蘇州、昆山、鎮(zhèn)江和張家港環(huán)境監(jiān)測(cè)站等單位進(jìn)行了部署應(yīng)用，提高了區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控和預(yù)警能力。
本項(xiàng)技術(shù)成果完成申請(qǐng)國家發(fā)明專利11項(xiàng)，登記軟件著作權(quán)14項(xiàng)，主持、參與編制技術(shù)指南、規(guī)范3份。
4.今后擬開展的工作
中心開發(fā)成功的3項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)新技術(shù)（均已分別申報(bào)中國發(fā)明專利和國際發(fā)明專利），預(yù)計(jì)在今后3—5年內(nèi)將在全國推廣應(yīng)用，對(duì)相關(guān)行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。
新一代生活垃圾熱解氣化新技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)
以實(shí)現(xiàn)生活垃圾處理過程的無害化、資源化和能源充分利用為目標(biāo)，開展熱解氣化燃燒處理新技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)，使垃圾處理過程中的二噁英等高毒性有機(jī)物的分解更為徹底，為我國城鎮(zhèn)化過程的生活垃圾處理提供科學(xué)有效的解決辦法，成果將作為引領(lǐng)性技術(shù)在國內(nèi)大量推廣應(yīng)用。
全綠色工藝合成聚乳酸系環(huán)境友好及生物降解材料
為改變不可降解石油基塑料濫用導(dǎo)致的白色污染，加速開發(fā)以可再生資源為原料生產(chǎn)的聚乳酸系環(huán)境友好材料有重大現(xiàn)實(shí)意義。今后擬進(jìn)一步研發(fā)和完善無毒仿生有機(jī)胍催化劑和全綠色工藝合成聚乳酸，提高收率，降低成本，實(shí)現(xiàn)無廢排放，通過中試，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日用商品、生物醫(yī)用材料等方面獲得應(yīng)用。
新型納米環(huán)境材料及其在重金屬廢水深度處理中的應(yīng)用
圍繞有色礦冶、制革、電子電鍍等行業(yè)廢水有機(jī)毒物與重金屬復(fù)合污染處理技術(shù)難題，重點(diǎn)開發(fā)以環(huán)境納米復(fù)合材料強(qiáng)化吸附為核心、集成高級(jí)氧化、膜分離等處理單元的廢水深度處理與資源回用技術(shù)，為控制有機(jī)毒物與重金屬復(fù)合污染、保障水質(zhì)安全、促進(jìn)行業(yè)節(jié)能減排提供技術(shù)支撐。
四、基地建設(shè)
中心建設(shè)四年來，為了充分發(fā)揮對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐作用，采取“總部+基地”的建設(shè)模式，建成了以南京大學(xué)仙林校區(qū)本部（含南大環(huán)保科技有限公司）為核心，包括國家工程中心蘇州基地、無錫基地、鹽城基地、深圳基地、蘭州基地等在內(nèi)的綜合系統(tǒng)科技創(chuàng)新平臺(tái)體系，大幅度提升了中心對(duì)社會(huì)和產(chǎn)業(yè)的支撐與技術(shù)輻射能力。
五、展望
中心今后將進(jìn)一步加大產(chǎn)學(xué)研融合，大力增加人才和研發(fā)投入，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)和研發(fā)，加快科技成果轉(zhuǎn)化、示范和推廣，為建設(shè)國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的環(huán)境工程中心，為建設(shè)美麗中國，實(shí)現(xiàn)天藍(lán)地綠水清的美好家園(博客,微博)而繼續(xù)努力奮斗。
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