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新型水和廢水處理用混凝劑與吸附材料是針對我國水和廢水處理的需求而 研發(fā)出的系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型、高效、經(jīng)濟的水處理產(chǎn)品，產(chǎn)品包括： 無機復(fù)合混凝劑、陽離子型有機高分子絮凝劑、無機-有機復(fù)合高分子絮凝劑等 三大系列新型混凝劑，陽離子聚合物改性膨潤土、改性農(nóng)作物秸稈陰離子等兩 類新型吸附劑。所開發(fā)的上述產(chǎn)品制備方法先進，工藝簡單易行，安全高效， 推廣應(yīng)用前景廣闊，其成果達到國際領(lǐng)先或先進水平，獲得 2013 年度山東省科 技進步一等獎。 研發(fā)出的上述產(chǎn)品已在給水處理、污水處理、工業(yè)廢水處理中得到了應(yīng)用， 取得了顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

成果簡介：本項目是系列纖維素基醫(yī)用腸溶包衣材料及其納米纖維的制造技術(shù)。首先以天然棉纖維素為原材料, 通過成熟技術(shù)制備 pH 敏感性智能材料羥烷基烷基纖維素醋酸琥珀酸酯(HPMCAS/HEMCAS)、羥烷基烷基纖維素鄰苯 二甲酸酯 (HPMCP/HEMCP) 、 羥 烷 基 烷 基 纖 維 素 醋 酸 鄰 苯 二 甲 酸 酯 (HPMCAP/HEMCP)、羥烷基烷基纖維素偏苯三甲酸酯(HPMCT/HEMCT)等系列 pH 值（3.5-6.8）溶液敏感的功能材料，可作為腸溶包衣或特殊環(huán)境監(jiān)測用材 料。

本發(fā)明公開了一種新型的高速鐵路路基加固注漿材料，由以下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：硅酸鹽水泥40-44份、湖瀝青42-46份、木質(zhì)素磺酸鈣38-42份、十二水硫酸鋁鉀42-46份、膨潤土38-42份、烷基酚聚氧乙烯醚42-46份、磷酸二氫鉀38-42份、硫鋁酸鈣膨脹劑44-48份、緩凝劑檸檬酸38-42份、羥丙基甲基纖維素醚42-46份、磷石膏38-42份、聚對苯二甲酰己二胺42-46份、氫氧化鈣38-42份、十六醇聚氧乙烯醚基二甲基辛烷基氯化銨42-46份、水1000-2000份。本發(fā)明材料中增加了漿體粘度和凝聚性能，并改善粘度和強度，并且根據(jù)所在條件調(diào)整彈性性能，所制備的漿液性能良好，結(jié)石體的強度提高，漿液的流動性能明顯改善。

本成果依托華北電力大學(xué)新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室，完成了如下技術(shù)內(nèi)容： 1、采用空心內(nèi)填充管和定制鋁制金具合金改性A356作為主要載力體，機械性能優(yōu)于傳統(tǒng)Q235鋼制金具，強度高、抗彎性能好的同時也降低了橫擔(dān)整體質(zhì)量； 2、采用獨特芯體截面設(shè)計，在質(zhì)量、撓度方面優(yōu)勢明顯，應(yīng)用在大檔距、轉(zhuǎn)角、耐張桿塔等，差距將更加巨大； 3、所用新型芯體填充絕緣材料綜合性能優(yōu)異，綜合性能較傳統(tǒng)聚氨酯填料有很大突破，解決了輕質(zhì)泡沫材料吸水率高水?dāng)U散性能不過關(guān)的問題。 4、該產(chǎn)品整體質(zhì)量輕，便于安裝，降低安裝成本填補耐張復(fù)合橫擔(dān)空白，大尺寸優(yōu)勢更明顯，可用于耐張、大檔距。研制出具有良好內(nèi)絕緣界面特性，抗水分滲透特性，耐老化的新型10kV配網(wǎng)復(fù)合絕緣橫擔(dān)材料與產(chǎn)品。 技術(shù)特點 此產(chǎn)品可解決目前內(nèi)芯填充型復(fù)合絕緣橫擔(dān)存在的技術(shù)瓶頸，解決了目前復(fù)合橫擔(dān)中存在的痛點問題。染料滲透實驗，水?dāng)U散實驗性能遠優(yōu)于目前行業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品，同時具有輕質(zhì)高強，絕緣強度高，密封性能好的特點。具有較大的市場推廣應(yīng)用價值。目前已與國家電網(wǎng)河北省公司、南方電網(wǎng)達成合作意向，進行新型10kV配網(wǎng)復(fù)合橫擔(dān)的試點應(yīng)用與推廣。

該催化劑屬專利技術(shù)，適用于在20~25℃條件下處理含酚廢水和焦化廢水。 含酚廢水是一種對人類危害十分嚴重而又普遍存在的工業(yè)廢水，酚類化合物，可使蛋白質(zhì)凝固，對人類、水產(chǎn)生物及農(nóng)作物都有極大危害。鋼鐵工業(yè)、煤氣化工業(yè)中的煉焦工藝是以煤為原料，在隔絕空氣條件下將煤加熱到960~1000℃，得到焦碳和一些化工產(chǎn)品，同時，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量難以生物降解的芳香族有機化合物、雜環(huán)及多環(huán)化合物，且酚含量較高，處理比較困難，這些污染物如果未經(jīng)處理或處理不當(dāng)隨廢水排放，將對水體產(chǎn)生嚴重污染。尋找高效、經(jīng)濟、環(huán)境友好的處理方法一直是含酚廢水處理領(lǐng)域的研究熱點。 含酚廢水處理目前常用的方法有：生化法、Feton試劑氧化法、催化濕式氧化法等。華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院提到（華中科技大學(xué)學(xué)報22(2005，4)79~81）生化法對焦化廢水進行處理，處理后水的酚、氰含量基本達標(biāo)，但生化處理后的廢水色度仍然很高，含有大量難降解有機物，其COD不能達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，在不改變主體生化法工藝的情況下，還需要對生化系統(tǒng)的外排水進行深度處理。Fenton試劑是Fe2+和H2O2的組合（Chem. Soc．65(1894)899~9lo），在酸性（2.5~4.0）條件下Fe2+能有效地催化H2O2產(chǎn)生OH—，OH— 具有極強的氧化能力，它可將有機污染物在短時間內(nèi)氧化降解。由于Fe2+是溶解在溶液中的，F(xiàn)e2+難與反應(yīng)介質(zhì)分離回收，易流失和引起二次污染。催化濕式氧化法是八十年代國際上發(fā)展起來的一種處理高濃度難生物降解有機廢水的處理技術(shù)（U S 4699720,1987）。它是在反應(yīng)釜中，在催化劑作用下，于高溫高壓條件下用氧氣或空氣直接將污水中的有機物氧化成CO2、H2O等無害物，以達到凈化的目的。至今有多種過渡金屬氧化物被認為對濕式氧化有催化活性，大連化學(xué)物理研究所的杜鴻章、房廉清等人在（水處理技術(shù)23(1997，2)83-87）提到的貴金屬系列催化劑的活性高、壽命長，是催化濕式氧化法較有效的催化劑，但由于該方法所用的催化劑價格昂貴，污水處理所用的設(shè)備成本高，使其應(yīng)用受到極大限制。 技術(shù)內(nèi)容： 主要解決的技術(shù)問題是：提出一種價格低廉，可回收的，在20~25℃條件下處理含酚污水簡便易行的催化劑。 活性炭載氧化鐵催化劑，其組分和含量為： 氧化鐵重量百分比含量為1.0~10.0％，活性炭重量百分比含量為90.0~99.0％。 活性炭載氧化鐵催化劑處理含酚廢水的方法： 取含酚廢水或焦化廢水100mL放入250mL錐型瓶中，加入制備好的氧化鐵重量百分比含量為1.0％的活性炭載氧化鐵催化劑1.5g，調(diào)節(jié)溶液pH=5．0，于20-25℃攪拌20~30min，過濾，濾液即為處理過的含酚廢水。用氧化鐵重量百分比含量為2.0％或5.0％的活性炭載氧化鐵催化劑處理含酚廢水，具有與氧化鐵重量百分比含量為1.0％的活性炭載氧化鐵催化劑同樣的效果。 與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點： 活性炭載氧化鐵催化劑制備方法簡便易行，價格低廉，可回收，在20~25℃條件下處理含酚污水簡便易行。活性炭載氧化鐵催化劑的制備是以三氯化鐵(FeCl3)和活性炭為原料，將鐵氧化物載到活性炭上，催化劑制備方法簡便、價格低廉、穩(wěn)定性好、易于回收、催化活性高。用該催化劑處理含酚廢水，可在pH=5.0的弱酸性條件下，在20~25℃的室溫條件下直接進行，不需要加熱，大大地節(jié)約了能源，活性炭載氧化鐵催化劑可直接處理污水，不需要加H2O2或通O2，易于操作，反應(yīng)條件溫和，處理成本低廉，COD能達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(<150mg/L)，COD去除率高，可達到94％以上。

人類在發(fā)展過程中目前面臨能源危機和環(huán)境污染雙重壓力。在能源消費方面，目前世界能源消耗91%的是一次性礦物燃料能源，但礦物燃料是有限的，不可能成為人類的永久性能源。因此尋找可替代化石能源的新能源是人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 據(jù)估計，全世界每年由光合作用而固定的碳達2×1011 噸，含能量達3×1018 千焦，可開發(fā)的能源約相當(dāng)于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物質(zhì)約為1700 億噸，而目前將其作為能源來利用的僅為13 億噸，約占其總產(chǎn)量的0.76％，生物質(zhì)資源開發(fā)利用潛力巨大。據(jù)測算，我國擁有的生物質(zhì)能資源為50 億噸左右，是我國目前總能耗的4 倍左右[5]。生物質(zhì)資源雖然豐富，但由于保存和轉(zhuǎn)化的技術(shù)落后導(dǎo)致生物質(zhì)資源浪費嚴重，如秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在田間焚燒，林業(yè)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的木屑、鋸末等被直接丟棄，食品加工的殼、皮等被當(dāng)作垃圾填埋，這不僅污染了環(huán)境，還造成了生物質(zhì)資源的巨大浪費 利用生物質(zhì)制備炭材料，在能源領(lǐng)域利用可以直接作為燃料使用，可以避免生物質(zhì)原料本身能量密度低、體積龐大難于運輸?shù)缺锥耍瑫r相對于燃煤可以減少硫排放，從而減少對環(huán)境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的場合才使用，目前生物質(zhì)炭在能源方面主要作為高端的燃料電池正極材料。另一方面生物質(zhì)炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面積、發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)以及較好的化學(xué)穩(wěn)定性和機械強度，在環(huán)保領(lǐng)域?qū)χ亟饘倭己玫奈叫阅埽虼藢χ亟饘購U水處理及土壤恢復(fù)與改良具有巨大的應(yīng)用潛力[8-14]。 由于傳統(tǒng)工藝制造活性炭成本高，因此限制了其應(yīng)用范圍。如何最大限度降低制造成本是科研工作必須努力的方向。 生物質(zhì)炭的制備方法主要分為：熱分解法，微波炭化法，水熱炭化法。熱分解炭化法是目前制備生物質(zhì)炭的主要方法，熱分解制備生物質(zhì)炭是在隔絕空氣條件下生物質(zhì)的高溫裂解成炭，一般需要炭化與活化兩個過程且二者可分步或同步進行。首先炭化過程是在300 –1000 0C下使生物質(zhì)中分子鏈中C-O、C-C鍵斷裂成炭，隨著溫度的升高, 生物質(zhì)炭的產(chǎn)量降低, 含碳量逐漸增加。活化的目的是利用氣體或化學(xué)物質(zhì)改變炭化料的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 擴大孔體積, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸氣、空氣、CO2進行活化；化學(xué)活化則采用化學(xué)物質(zhì)如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物質(zhì)炭產(chǎn)品。熱分解法的缺點在于反應(yīng)時間長，反應(yīng)耗能大，傳熱效率低和反應(yīng)原料加熱不均勻等。微波炭化法則是通過被加熱體內(nèi)部偶極分子的高頻往復(fù)運動，使分子間相互碰撞產(chǎn)生大量摩擦熱量，繼而使物料內(nèi)外部同時快速均勻升溫從而達到裂解及炭化的目的。微波加熱具有操作簡單、升溫速率快、反應(yīng)效率高、可選擇性均勻加熱等優(yōu)點。生物質(zhì)通過微波炭化處理其活性炭得率較高(一般達到40%左右)且表面積大。但微波炭化的不足在于物料的反應(yīng)溫度不能精確控制，過量的微波輻射將對人體健康有損害且工業(yè)化放大過程比較困難。水熱炭化法是在一定溫度(一般200 ℃)和壓強（下將水熱反應(yīng)釜內(nèi)的生物質(zhì)( 碳水化合物、有機分子和廢棄生物質(zhì)等) 、催化劑和水進行加熱，實現(xiàn)對生物質(zhì)炭化的過程。水熱炭化一般制得的生物質(zhì)表面積小一般500m2/g以下，同時反應(yīng)時間長，因此生產(chǎn)成本較高。 總之制備生物質(zhì)炭材料具有豐富的原料來源，同時在能源及環(huán)境方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在重金屬污染治理及土壤恢復(fù)及改良前景更為廣闊。但目前生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭流程長，分解溫度高，造成生產(chǎn)成本高而致使生物質(zhì)的利用率低。如何更高效、成本更低廉實現(xiàn)生物質(zhì)的炭轉(zhuǎn)化，無論對于人類能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及環(huán)境保護均有十分重要的現(xiàn)實意義。 本項目提出了一種酸催化裂解炭化生物質(zhì)原料的方法，采用酸催化直接將生物質(zhì)分解及炭化，并在低溫下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 過程，吸收炭化及活化過程蒸發(fā)的酸及液態(tài)有機物，酸進行循環(huán)利用，實現(xiàn)生物質(zhì)炭材料綠色制備。由此可以制備出生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上，得率達到50%以上，從而降低生物質(zhì)炭的制造成本，拓寬其應(yīng)用范圍。二．技術(shù)路線酸催化生產(chǎn)技術(shù)路線見下圖，生物質(zhì)粉碎后，采用一定酸浸濕潤，干燥后進行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷卻，炭化活化過程進行酸回收并返回使用，炭化完全后冷卻，加粘結(jié)劑壓塊便得到生物質(zhì)炭。  圖1 酸催化制備生物質(zhì)炭工藝流程三．技術(shù)開發(fā)內(nèi)容及指標(biāo)技術(shù)開發(fā)內(nèi)容生物質(zhì)原料的篩選及酸種類的篩選溫度、時間工藝參數(shù)的優(yōu)化；粘結(jié)劑的選擇與添加工藝確定日處理1噸中試放大設(shè)備選擇與設(shè)計；技術(shù)指標(biāo)生物質(zhì)炭得率大于50%；生物質(zhì)炭的碳含量高于80%；生物質(zhì)炭燃燒后的灰分小于5%；生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上。四．經(jīng)濟效益初步分析生物質(zhì)炭售價按3000元/噸計算，原材料及處理成本約1500元/噸；按年生產(chǎn)1萬噸計算，年效益為=（3000-1500）x10000=1500萬元。 本項目作為生物質(zhì)炭新工藝相對于傳統(tǒng)工藝，大幅度提高了生物質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化效率及降低了生產(chǎn)成本，因此經(jīng)濟效益非常顯著，如果作為活性炭使用效益更加顯著。同時具有很好的推廣前景。

北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院與鞏義市中原耐火材料有限公司等單位合作采用最新科技自主研制開發(fā)的塑性相結(jié)合剛玉復(fù)合磚是一種最新型的高技術(shù)的高爐爐缸用陶瓷杯耐火材料，它是采用金屬與非金屬結(jié)合在一起的復(fù)合材料，優(yōu)于廣泛使用的Sialon-Al2O3制品。在原剛玉碳化硅復(fù)合磚中添加金屬塑性相研制而成，磚中塑性相與陶瓷基質(zhì)復(fù)合，提高了材料的韌性；活潑的金屬相在高爐氣氛中可以原位生成氮化物、氧氮化物及其復(fù)合物，大大提高了耐火材料的強度與抗渣、鐵侵蝕性能。金屬塑性相結(jié)合剛玉復(fù)合材料的具體特點如下：1)具有優(yōu)良的物理及力學(xué)性能和很高的抗鐵水滲透和沖刷的能力；2)材料具有良好的抗熱應(yīng)力的能力；3)制品具有很高的抗渣、鐵及堿的能力，材料的抗鐵水侵蝕指數(shù)為0%，抗?fàn)t渣侵蝕指數(shù)為8.44%，抗堿侵蝕評價達"優(yōu)Ⅱ"；4)具有自修復(fù)、自生成抗渣鐵侵蝕層的材料。具體指標(biāo)為，體積密度：3.15g/cm3，常溫耐壓強度： 132MPa，高溫抗折強度：17.8MPa（1400℃×30min），抗渣侵指數(shù)：8.44%，抗鐵侵指數(shù)：0%，抗堿侵評價：優(yōu)(U)。經(jīng)權(quán)威機構(gòu)查詢，該項技術(shù)屬國內(nèi)外首創(chuàng)，生產(chǎn)的產(chǎn)品達到國外相似產(chǎn)品的領(lǐng)先水平。該產(chǎn)品榮獲河南省科技進步二等獎。

輕量化和綠色制造是實現(xiàn)航空航天和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域節(jié)能減排的重要手段，鋁合金是其輕量化首選，但傳統(tǒng)鋁合金服役性能不能滿足高端制造業(yè)發(fā)展的要求，制造過程也存在高污染、高能耗、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。以新思路、新原理、新材料、新工藝克服關(guān)鍵共性難題，突破鋁合金力學(xué)性能瓶頸、取代落后工藝是必然選擇。 本項目以多相熔體原子團簇演變調(diào)控為突破口，發(fā)明系列納米晶種材料，提出納米晶種技術(shù)，已成為大幅提升鋁合金的綜合性能和加工工藝性能的創(chuàng)新手段。 傳統(tǒng)鑄造鋁硅合金生產(chǎn)中通常添加磷鹽、赤磷或磷銅合金調(diào)控共晶及過共晶Al-Si合金中的初晶硅相的尺寸、形貌及分布，但存在磷量不可控、變質(zhì)效果及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、P2O5污染嚴重的問題。生產(chǎn)中通常采用傳統(tǒng)Al-Ti-B及Al-Ti-C細化劑鋁合金基體的α-Al枝晶，但是因Si“中毒”及Zr “中毒”，對含Si或含Zr鋁合金幾乎失去細晶強化作用。基于以上難題，山東大學(xué)發(fā)明了用于調(diào)控初晶硅相的Al-P系納米晶種材料及用于鋁合金晶粒細化的強效AlTiC-B系納米晶種材料。 Al-P系納米晶種：①節(jié)能減排：與傳統(tǒng)工藝相比，避免了P2O5有毒氣體排放，簡化工序，節(jié)能降耗。②產(chǎn)品質(zhì)量提升：實現(xiàn)了初晶硅尺度及構(gòu)型高效調(diào)控，鋁活塞鑄件抗拉強度提升0%，體積穩(wěn)定性和可靠性顯著提高。③高純化：可將鋁熔體中Ca、Na、Sr含量分別由22 ppm、14ppm、14 ppm降低至1 ppm以下。 AlTiC-B系納米晶種：①解決了Si、Zr細化“中毒”等難題，有效調(diào)控基體相。②提升了Al-Cu系鋁熔體的流動性，解決了熱裂、澆不足等行業(yè)難題。③提升了鑄件性能：與傳統(tǒng)Al-Ti-B相比，使A356合金屈服強度提高15%，延伸率提高37%；使2024合金抗拉強度由398MPa提升至550MPa，延伸率由9.8%提升至15.5%。 獲獎情況:2016年度山東省技術(shù)發(fā)明一等獎，納米晶種合金系列產(chǎn)品與耐熱高強輕金屬材料的創(chuàng)制及應(yīng)用2009年度山東省技術(shù)發(fā)明二等獎，硅-磷和鋁-磷合金研制與發(fā)動機活塞材料強化新技術(shù)2005年度山東省科技進步二等獎，富磷富碳中間合金的研究與應(yīng)用2004年度教育部技術(shù)發(fā)明二等獎，高效Al-P中間合金及其變質(zhì)處理

采用萃取及氧化/萃取工藝裝置處理某石化公司催化裂化汽油，使其硫含量達歐 V 排放標(biāo)準(zhǔn)，同時提高燃油收率；優(yōu)化功能材料的合成方法，降低成本，便于工業(yè)化應(yīng)用；合成新的功能化的離子液體，提高萃取選擇性，達到深度脫硫標(biāo)準(zhǔn)；將離子液體萃取與氧化技術(shù)耦合，研究氧化/萃取脫硫技術(shù)難點，如選擇合適的氧化劑、制備高效的催化劑等；優(yōu)化離子液體的回收再利用，減少廢液的產(chǎn)生，進一步探索離子液體循環(huán)利用的新方法；完善工業(yè)化應(yīng)用所必須的各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。克服傳統(tǒng)加氫脫硫體系存在的溫度高、壓力大、副產(chǎn)品多等弊端，實現(xiàn)常溫常壓油品深度脫硫，催化劑循環(huán)利用。克服傳統(tǒng)加氫脫硫體系存在的溫度高、壓力大、副產(chǎn)品多等弊端，實現(xiàn)常溫常壓油品深度脫硫等技術(shù)手段。