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活性炭是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)，石油工業(yè)，食品工業(yè)，醫(yī)藥工業(yè)，飲用水處理等行業(yè)不可缺少的處理吸附，脫色，凈化劑，應(yīng)用范圍十分廣泛，尤以粒狀活性炭最為重要，世界上許多國(guó)家和地區(qū)都十分重視它。在日本，丹麥，瑞典，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家研究，生產(chǎn)應(yīng)用活性炭的歷史近百年；在中國(guó)雖然起步較晚，但在應(yīng)用硬果殼制備活性炭的生產(chǎn)工藝方面有較大的成功，先后有采用核桃殼，椰子殼，棕櫚殼，桃核，杏仁殼及木屑等為原料來(lái)制備粒狀或粉狀活性炭，由硬果殼制備的活性炭均為粒狀，可再生重復(fù)使用，應(yīng)用價(jià)值大；由木屑制備的粒狀活性炭，生產(chǎn)成本較低，一般為一次性使用，不便于再生?；钚蕴可a(chǎn)方法可分為物理活化法和化學(xué)活化法兩大類(lèi)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，但化學(xué)活化法由于活化劑種類(lèi)及濃度的不同而使活性炭的孔徑大小，長(zhǎng)短等主要技術(shù)指標(biāo)有較大的差異，人們通過(guò)控制選擇活化劑，活化劑濃度，PH值大??；活化溫度高低等條件來(lái)達(dá)到制備出不同規(guī)格型號(hào)的粒狀活性炭，以供不同用途選用。

活性炭作為一種多孔材料，由于其具有發(fā)達(dá)的孔徑結(jié)構(gòu)和豐富的表面官能 團(tuán)，所以廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)和人們的日常生活?；钚蕴坎粌H可用于液相 脫色，上下水凈化，氣相吸附，溶劑回收，空氣凈化；還可用于催化劑的合成， 作為貴金屬催化劑的載體。尋求新原料制備高性能的活性炭具有重要的意義。 濕地植物在冬季出現(xiàn)枯萎的現(xiàn)象，若不及時(shí)收割，會(huì)導(dǎo)致基質(zhì)阻塞和腐爛 等問(wèn)題。當(dāng)前濕地植物秸稈大多通過(guò)焚燒和填埋的方式進(jìn)行處理，利用率低且 污染環(huán)境。本項(xiàng)目技術(shù)在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，濕地植物秸稈具有孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、碳 含量高等特點(diǎn)，故采用濕地植物秸稈作為生產(chǎn)活性炭的原料，既能解決濕地植 物秸稈利用率低、污染環(huán)境的問(wèn)題，又能降低活性炭的生產(chǎn)成本，廢物利用。 本技術(shù)采用新型的改性方法和活化方法：首先，采用表面改性的方法來(lái)提 升活性炭的吸附性能；其次，采用原位改性的方法，節(jié)約成本，簡(jiǎn)化工藝，提 升活性炭性能；再次，使用新型活化劑，實(shí)現(xiàn)一步法直接活化生產(chǎn)目標(biāo)活性炭， 使其具有特定孔徑結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)。 本項(xiàng)目技術(shù)制備出的新型活性炭，比表面積高，表面官能團(tuán)豐富，對(duì)重金 屬、有毒有害有機(jī)污染物具有高效的吸附性能。以植物生物質(zhì)為原料制備活性 炭，過(guò)程簡(jiǎn)單，速度快，制備成本低，產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有良好的實(shí)用性能。

納米二氧化鈦 (10-50nm) 具有特異的光學(xué)性能、催化性能等，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)、催 化劑、防曬化妝品、高檔油漆、農(nóng)用薄膜以及精細(xì)陶瓷等領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)納米二氧化鈦的市場(chǎng) 已有相當(dāng)量的需求，估計(jì)在1萬(wàn)噸/年左右，市場(chǎng)份額高達(dá)20億元，主要從國(guó)外進(jìn)口，進(jìn)口價(jià)超 過(guò)3萬(wàn)美元/噸。本項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)200噸/年規(guī)模的氣相燃燒制備納米二氧化鈦生產(chǎn)裝置，利用氫 氧焰燃燒生產(chǎn)納米二氧化鈦。項(xiàng)目建設(shè)總投資為2000萬(wàn)元，建設(shè)期為1.5年。項(xiàng)目投產(chǎn)后可以形 成4000－5000萬(wàn)元的產(chǎn)值，利潤(rùn)超過(guò)1500萬(wàn)元。

目前國(guó)內(nèi)發(fā)電廠主要是燃煤發(fā)電，煤炭的燃燒使發(fā)電廠廢氣中含有大量的二氧化碳（CO2），占工業(yè)CO2 總排放量的30%左右，造成了嚴(yán)重的大氣污染和溫室效應(yīng)。燃煤電廠中二氧化碳的處理已成為目前急需解決的問(wèn)題，因此燃煤電廠廢氣中二氧化碳的捕集成為目前的研究熱點(diǎn)之一。燃煤電廠尾氣脫CO2 理論上有吸收分離法、吸附法、膜分離法、膜基吸收法和低溫蒸餾法等。國(guó)際能源署在上世紀(jì)90 年代對(duì)上述幾種脫CO2 法的調(diào)查研究表明,對(duì)煙道氣脫CO2 較有前途的是“膜基氣體吸收法”。膜吸收技術(shù)是膜技術(shù)與氣體吸收技術(shù)相結(jié)合的膜過(guò)程,通常使用疏水微孔中空纖維膜將氣體與吸收液隔開(kāi)。用于分隔氣液兩相的疏水微孔膜的可用材料廣泛，可以為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯等。利用膜吸收技術(shù)捕集CO2 與傳統(tǒng)的吸收塔相比，膜吸收可以對(duì)氣、液兩相流速寬范圍獨(dú)立控制，而且氣液接觸面大，能耗低，避免了液泛、霧沫夾帶、溝流、鼓泡等現(xiàn)象發(fā)生。另外，膜吸收技術(shù)更有利于燃煤電廠尾氣中CO2 的回收后再次利用，利用膜吸收技術(shù)回收的CO2 純度高，可達(dá)到95%以上，可應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)，為社會(huì)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。 本技術(shù)以疏水中空纖維膜為氣液兩相間分隔界面，其較強(qiáng)的疏水性能可以防止液相的泄漏，另外所用膜材料能耐受強(qiáng)酸強(qiáng)堿的長(zhǎng)期腐蝕，給膜吸收設(shè)備提供了更長(zhǎng)的使用壽命。而所采用的中空纖維膜組件還具有氣液接觸面積大、設(shè)備體積小等優(yōu)點(diǎn)。以MEA、MDEA 等醇胺溶液為吸收劑，膜解吸過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單,與傳統(tǒng)的方法相比具有設(shè)備投資低、分離效率高、使用周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是具有廣大前景并值得推廣的技術(shù)。 技術(shù)指標(biāo)：所用吸收劑：MEA、DEA 等醇胺類(lèi)吸收劑；處理前CO2 含量≤10%；處理后CO2 含量≤0.3%；去除能力：99%；吸收劑回用方式：加熱解吸循環(huán)；吸收劑熱解吸溫度：60～80℃；裝置使用壽命1～2 年。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于燃煤發(fā)電廠尾氣中CO2 的回收處理、煙道氣處理及相關(guān)領(lǐng)域。市場(chǎng)分析膜吸收法捕集CO2 技術(shù)能耗低，占地面積小，在操作上存在很大的優(yōu)勢(shì)；另外，吸收CO2的吸收劑可經(jīng)過(guò)加熱等方法進(jìn)行循環(huán)利用，捕集的CO2 濃度較高，市場(chǎng)前景相當(dāng)廣闊。效益分析：本技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、操作成本低，與傳統(tǒng)技術(shù)相比能耗大大降低，而且回收的CO2純度較高，經(jīng)過(guò)凈化之后可再次應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

針對(duì)鋼鐵工業(yè) CO 2 排放量大的問(wèn)題以及少（無(wú)）煙塵、深度脫磷、脫氮、控氧的綠色潔凈煉鋼的發(fā)展方向，2004 年研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出將 CO 2 作為資源循環(huán)應(yīng)用于煉鋼過(guò)程，同時(shí)利用 CO 2 的高溫特性解決現(xiàn)有冶金工藝存在的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)根據(jù)十余年的研究發(fā)現(xiàn)，CO 2 是弱氧化性氣體，在煉鋼溫度下與碳、硅、錳等元素可發(fā)生氧化反應(yīng)，并伴隨吸熱或微放熱效應(yīng)，具有以下冶金功能：（1）利用 CO 2 參與煉鋼反應(yīng)的吸熱效應(yīng)，可將 2700-3000℃的頂吹氧氣射流高溫火點(diǎn)區(qū)降低至鐵的沸點(diǎn)（2750℃）以下，減少了鐵的蒸發(fā)量；（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼前期硅、錳等元素的氧化使熔池迅速升溫，難以滿(mǎn)足低溫高效脫磷的熱力學(xué)條件，可通過(guò)噴吹 CO 2 控制熔池升溫速率，延長(zhǎng)低溫脫磷時(shí)間，解決了長(zhǎng)期困擾煉鋼的脫磷不穩(wěn)定、深脫磷難等問(wèn)題；（3）與純氧噴吹相比，CO 2 與鋼中各元素反應(yīng)均生成 CO，能夠強(qiáng)化熔池?cái)嚢瑁纳圃摲磻?yīng)動(dòng)力學(xué)條件，減少終點(diǎn)鋼液過(guò)氧化，生產(chǎn)低氮/低磷/低氧鋼種；（4）利用煉鋼底吹 CO 2 的冷卻效應(yīng)，發(fā)明了 CO 2 控制“蘑菇頭”生長(zhǎng)與消除的動(dòng)態(tài)平衡方法，可有效延長(zhǎng)煉鋼底吹元件壽命。在充分掌握 CO 2 高溫弱氧化、強(qiáng)攪拌及冷卻效應(yīng)等冶金反應(yīng)特性的基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出在煉鋼生產(chǎn)中采用 CO 2 代替部分頂吹 O 2 、底吹 CO 2 代替全部 N 2 /Ar進(jìn)行 CO 2 -O 2 混合噴吹煉鋼的工藝流程（見(jiàn)附件 1 工藝路線(xiàn)圖），發(fā)明了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煉鋼噴吹 CO 2 降塵、高效脫磷、脫氮/控氧及長(zhǎng)壽底吹等系列技術(shù)，并完成了工業(yè)示范應(yīng)用。

二氧化氯因其高效、安全、不易產(chǎn)生氯代有機(jī)物等“三致”物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)而替代液氯廣泛應(yīng)用于飲用水、污水處理、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工等領(lǐng)域，被譽(yù)為第四代消毒劑，是世界衛(wèi)生組織和世界糧農(nóng)組織推薦的A1級(jí)廣譜、安全和高效消毒劑。 本項(xiàng)目在“國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目”的支持下，通過(guò)先進(jìn)的復(fù)合還原催化技術(shù)、雙釜串聯(lián)及梯級(jí)反應(yīng)強(qiáng)化技術(shù)、反應(yīng)耦合分離技術(shù)、發(fā)生器結(jié)構(gòu)獨(dú)特設(shè)計(jì)等一系列自主創(chuàng)新，攻克了二氧化氯制備技術(shù)難題，開(kāi)發(fā)了一種高純度二氧化氯綠色制備集成新技術(shù)，提高了二氧化氯的品質(zhì)與發(fā)生器的安全性，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白

成果完成人瞄準(zhǔn)1000MW超臨界二氧化碳燃煤（sCO2）發(fā)電系統(tǒng)，主持了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“超高參數(shù)高效二氧化碳燃煤發(fā)電基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”。 本成果從系統(tǒng)和部件兩個(gè)層面進(jìn)行研究，被推薦為2020年度國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)科技成果，并在2021年1月27日科技日?qǐng)?bào)上做了報(bào)導(dǎo)。具體成果如下： 1、sCO2鍋爐模塊化設(shè)計(jì)：sCO2循環(huán)流量是水蒸氣機(jī)組的6-8倍，導(dǎo)致S-CO2鍋爐嚴(yán)重堵塞，發(fā)現(xiàn)機(jī)組效率懲罰效應(yīng)。首次提出1/8分流減阻原理，在保持吸熱量及循環(huán)流量不變條件下，將壓降降低為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的1/8，由此提出模塊化鍋爐設(shè)計(jì)，將鍋爐壓降減小到與水蒸氣鍋爐相當(dāng)或更低水平，徹底解決大壓降難題。 2、煙氣熱量全溫區(qū)吸收：針對(duì)sCO2循環(huán)適合中高溫?zé)嵩?，單個(gè)sCO2循環(huán)無(wú)法吸收煙氣全溫區(qū)熱量，提出頂?shù)蛷?fù)合循環(huán)，實(shí)現(xiàn)熱量全溫區(qū)吸收。提出能量復(fù)疊利用原理及設(shè)備共享，完全消除頂?shù)籽h(huán)效率差并簡(jiǎn)化系統(tǒng)。1000MWe級(jí)燃煤sCO2發(fā)電效率達(dá)到～50%，比水蒸氣機(jī)組高3-4個(gè)百分點(diǎn)。 3、鍋側(cè)和爐側(cè)綜合調(diào)溫方法：針對(duì)sCO2進(jìn)入鍋爐溫度較高，抬高受熱面溫度，提出鍋側(cè)和爐側(cè)綜合調(diào)溫方法，發(fā)明“冷熱匹配、層級(jí)降溫”原理，提出“上大下小+雙爐膛+煙氣再循環(huán)”的創(chuàng)新型鍋爐設(shè)計(jì)。建成壓力達(dá)26MPa的超高參數(shù)sCO2傳熱系統(tǒng)，提出超臨界傳熱類(lèi)沸騰理論，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給出了鍋爐管發(fā)生傳熱惡化的臨界判據(jù)。誕生第一臺(tái)超臨界二氧化碳燃煤鍋爐原理樣機(jī)。 本成果闡明了能量復(fù)疊利用原理，是能量梯級(jí)利用的繼承和發(fā)展，消除了復(fù)合循環(huán)中頂循環(huán)和低循環(huán)的效率差，最大限度挖掘了sCO2燃煤發(fā)電系統(tǒng)的效率優(yōu)勢(shì)。并首次闡明超臨界流體分子尺度下的非均勻物質(zhì)結(jié)構(gòu)，顛覆了人類(lèi)對(duì)超臨界流體物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，首次將亞臨界壓力下的多相流體理論體系引入到超臨界傳熱中，初步實(shí)現(xiàn)了亞臨界和超臨界壓力下能量傳遞與轉(zhuǎn)換理論的統(tǒng)一，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。