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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)
項(xiàng)目名稱：面向重金屬廢水深度凈化的荷電重構(gòu)納米復(fù)合材料研發(fā)與應(yīng)用
項(xiàng)目編號(hào)：HJJS-2023-2-07
獲獎(jiǎng)等級(jí)：二等獎(jiǎng)
完成單位：燕山大學(xué)，秦皇島天大環(huán)保研究院有限公司，唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，天津潤田環(huán)境科技有限公司，廣東省環(huán)境科學(xué)研究院，濟(jì)南賽辰高分子材料有限公司，廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院有限公司
完成人：張慶瑞，武立杰，吳海東，楊雨佳，宋雅然，趙明梅，霍俊梅，鄧一榮，劉俊卿，張宇霆，趙璐，和嫻嫻，王凌生
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)部分成員照片（圖源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）
項(xiàng)目簡介
重金屬廢水的深度去除是水環(huán)境質(zhì)量與水生態(tài)安全的必然要求。隨著冶金、電鍍、化工等工業(yè)的快速發(fā)展，重金屬廢水已成為我國最主要的廢水來源之一?，F(xiàn)有的混凝、沉淀等處理工藝難以滿足對水質(zhì)提標(biāo)減排的新要求。因此，有針對性地開展重金屬廢水深度凈化技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用創(chuàng)新具有重要意義和現(xiàn)實(shí)需求。納米復(fù)合材料是實(shí)現(xiàn)廢水深度凈化技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑，目前，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)仍面臨納米粒子團(tuán)聚失活、受共存基質(zhì)干擾、工作效能不高的“卡脖子”挑戰(zhàn)，燕山大學(xué)張慶瑞教授課題組自2011年開始，以高性能納米復(fù)合材料的研發(fā)與應(yīng)用示范為切入點(diǎn)，提出了荷電強(qiáng)化納米復(fù)合材料規(guī)模創(chuàng)制方法及對重金屬深度降污新機(jī)制，并實(shí)施了工程應(yīng)用。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
1. 發(fā)明了一種基于界面荷電重構(gòu)亞10nm 復(fù)合材料規(guī)模創(chuàng)制技術(shù)
針對現(xiàn)有納米復(fù)合材料存在顆粒易團(tuán)聚、活性低的難點(diǎn)，本項(xiàng)目通過載體界面構(gòu)建微電場環(huán)境，提出了一種界面荷電重構(gòu)-提高納米粒子分散的新策略，應(yīng)用該技術(shù)項(xiàng)目組分別在山東濟(jì)南和瑞士建成日產(chǎn)量20-50m3納米復(fù)合材料規(guī)模生產(chǎn)線兩條，實(shí)現(xiàn)了高分散、高活性亞10nm (<10nm) 復(fù)合材料的規(guī)模創(chuàng)制。
2. 建立了界面荷電重構(gòu)驅(qū)動(dòng)下重金屬廢水凈化新機(jī)制
針對真實(shí)廢水處理場景下，凈化過程受共存基質(zhì)干擾大，降污傳質(zhì)阻滯，納米粒子應(yīng)用效能低的難點(diǎn)。本項(xiàng)目揭示了納米微電場效應(yīng)耦合有機(jī)污染阻隔和強(qiáng)化重金屬傳質(zhì)富集新原理；實(shí)現(xiàn)了在原子尺度上納米粒子高活性、高效率利用；較之美國Lewatit FO36系列復(fù)合吸附劑，其抗污染性能顯著提升，納米粒子利用率提高5倍以上，實(shí)現(xiàn)了 ~90% 亞10 nm粒子快速、高效利用。
3. 研發(fā)了納米復(fù)合材料為核心的重金屬廢水深度凈化技術(shù)和應(yīng)用設(shè)備
針對不同廢水場景，創(chuàng)建了“Fenton氧化+混凝沉淀+納米復(fù)合材料深度凈化”和“納米復(fù)合材料阻隔技術(shù)”兩套集成工藝和應(yīng)用設(shè)備，并在唐山鋼鐵集團(tuán)、秦皇島天大環(huán)保研究院有限公司等開展了10余項(xiàng)水質(zhì)提升、廢水深度凈化項(xiàng)目，建立河北省產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，相關(guān)PCT 專利技術(shù)向瑞士 Bluact Technology Co轉(zhuǎn)讓。
項(xiàng)目核心成果授權(quán)國家發(fā)明專利17項(xiàng)，在Environmental Science Technology等國際著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文42篇，完成國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)；第一完成人基于重金屬深度凈化方面的貢獻(xiàn)榮獲教育部青年長江學(xué)者、河北省杰青等多個(gè)人才榮譽(yù)稱號(hào)。
部分納米復(fù)合材料規(guī)模化生產(chǎn)照片（圖源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）
河北某深度凈化水質(zhì)提升應(yīng)用裝置（圖源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）
獲獎(jiǎng)感言
張慶瑞 燕山大學(xué) 教授（圖源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）
重金屬廢水深度凈化與安全控制是確保水質(zhì)安全的重要手段。我們在研究中始終以國家需求和重大任務(wù)為指導(dǎo)，致力于探索前沿科學(xué)問題。我們通過創(chuàng)新科技手段，將科學(xué)研究成果有效轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力，為環(huán)境保護(hù)事業(yè)做出積極貢獻(xiàn)。我們的工作堅(jiān)持深入探索重金屬廢水凈化機(jī)理和技術(shù)，以確保凈化過程的高效性和安全性。在未來，我們將繼續(xù)努力，不斷推動(dòng)科技創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，以解決環(huán)境問題、保障水質(zhì)安全為己任，為國家的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)更多的力量。
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力|面向重金屬廢水深度凈化的荷電重構(gòu)納米復(fù)合材料研發(fā)與應(yīng)用
