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“典型环境净化分离过程的界面可逆调控新机制”项目通过科技成果评价

2022-06-01 浏览次数:1698

典型环境净化分离过程的界面可逆调控新机制 anli.jpg

  2022年5月19日,中科合创(北京)科技成果评价中心组织专家,在昆明召开了由昆明理工大学完成的“典型环境净化分离过程的界面可逆调控新机制”项目科技成果评价会。专家审阅了项目方提供的资料,听取了技术总结报告,经质询,答疑和讨论,形成如下意见:

  一、项目成果资料齐全规范、数据翔实,符合科技成果评价要求。

  二、项目组在国家自然科学基金等项目支持下,经过13年研究,针对常见环境多相污染控制技术,如吸附、吸收、催化净化过程中活性组分界面可控分离理论缺失的共性问题,利用含脒基、胍基、偶氮苯基和二茂铁基等功能材料,首创多相污染净化技术中活性组分的可逆控释净化分离方法;通过质子、电子和异构化的定向调控,揭示了典型多相污染净化技术中活性组分极性可控的可逆控释机制,形成了环境界面净化分离可逆调控理论,为发展活性组分可实现可逆控释的新型高效的多相污染净化界面分离控制技术提供了理论指导,项目主要创新点和科学价值如下:

  1、以气-液吸收过程活性组分的界面分离为切入点,针对传统微乳体系吸收VOCs难以实现可控分离的理论问题,利用含脒基、胍基和二茂铁基的开关表面活性剂研制了开关微乳吸收体系,揭示了开关微乳液再生过程的质子和电子触发调控的可逆控释机制、探明了VOCs吸收过程油水比、气液比、质子化、电子密度等条件对开关表面活性剂的极性变化可逆调控参数的影响,创新了基于微乳液的高浓度VOCs可逆吸收净化分离方法。该理论成果为发展新型可逆控释VOCs吸收技术提供了指导。

  2、针对液-液界面净化分离过程中表面活性剂活性组分难分离及有效循环利用困难的理论问题,提出了利用开关表面活性剂增溶/吸附污染物的新方法,揭示了质子、电子和异构化调控开关表面活性剂活性态胶束增溶/吸附污染物-非活性态释放循环可逆控制的新机制,阐明了污染土壤基质对可逆调控过程中活性组分极性影响的变化规律,首创基于开关表面活性剂的“可逆增效修复污染土壤”新方法,研发了适用于复杂土壤基质的气体、光和电化学触发等多种可逆增溶/吸附修复体系。该理论成果为污染土壤修复技术提供表面活性剂回收与利用新途径,推动该技术在污染土壤化学修复中的应用。

  3、提出了流-固界面净化分离技术中活性组分可逆控释的新理念,首次合成了具有可“开关”性能的有机膨润土,揭示了CO2、电化学、光触发改变开关表面活性剂的极性进而可调控开关有机膨润土吸附-释放-吸附有机污染物的可逆控释机理,阐明了活性组分回收率与有机污染物分子的正辛醇水分配系数、极性和轨道能级差间的构效关系,考虑温度、无机盐、共存有机物等水质参数的影响优选了开关有机膨润土最佳再生条件。针对HCN催化过程中含氮氧化副产物难以控制的理论难题,提出了基于类水滑石、铜锰氧化物催化剂的HCN水解-氧化耦合定向调控方法,通过系统研究水汽、温度等参数的影响,揭示了HCN水解产物NH3定向催化氧化为N2的反应机理,避免了含氮氧化物的产生。该理论成果为有机膨润土的可控循环利用和HCN安全净化技术提供了依据。

  4、针对传统液-固界面催化氧化体系中活性组分易流失和循环利用困难的理论瓶颈,构建了以二茂铁、H2O2和离子液体的相转移均相强化氧化体系,揭示了“二茂铁→离子液体相→水相→离子液体相”过程的相转移分配、电子转移催化和电化学再生机制,首创二茂铁可逆催化活性组分定向控释Fenton氧化法。该理论成果为发展新型高效及活性组分可逆控释循环利用的多相污染催化净化技术提供了指导。

  三、成果发表论文53篇,SCI论文30篇,8篇代表作合计影响因子33.853,总他引346次,20篇核心期刊论文合计影响因子67.709,总他引482次;授权专利15项,其中1项获中国专利优秀奖;出版学术专著2部;成果得到了国内外同行的正面评述,并在本领域具有较大影响。

  四、国际联机检索查新表明:“构建由开关表面活性剂(脒基类、烷基胍类、二茂铁类或偶氮苯类)和助表面活性剂、盐及水组成的开关微乳吸收体系,通过对微乳液中开关表面活性剂的CO2/气体、电化学、紫外/可见光触发调控,实现微乳液与VOCs的可逆分离,用于含高浓度挥发性有机污染物废气处理;用开关表面活性剂(脒基类、烷基胍类、二茂铁类或偶氮苯类与水配置),可逆修复污染土壤;用开关表面活性剂(脒基类、烷基胍类、二茂铁类或偶氮苯类)改性膨润土制备开关膨润土,可逆处理净化有机废水;类水滑石催化剂、Cu-Mn-O催化剂催化水解-氧化HCN生成N2定向调控;针对有机废水可控处理,构建了以二茂铁为催化剂,离子液体(如1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)作为反应介质的相转移Fenton氧化可逆控释体系。除课题组已发表的论文、出版的专著等文献外,未见他人文献报道。”

  综上所述,专家组一致认为该系列成果理论创新性强,该成果在多相污染控制方法活性组分可逆控释研究方面达到国际先进水平。

专家组成员

  卢云涛 云南省生态环境科学研究院教授级高级工程师

  艾 萍 云南师范大学教授

  兰尧中 云南大学教授

  刘云根 西南林业大学教授

  张爱敏 昆明贵金属研究所研究员