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成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：本技術(shù)、設(shè)備與配套的產(chǎn)品應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。其成果主要包括：新型膜組件反應(yīng)器、新型處理工藝和具有安全環(huán)保優(yōu)勢(shì)的免維護(hù)系統(tǒng)。其中新型膜組件反應(yīng)器是以聚偏氟乙烯（PVDF）為材料，以耐腐蝕材料為骨架，具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)；新型處理工藝和具有安全環(huán)保優(yōu)勢(shì)的免維護(hù)系統(tǒng)能夠具有：出水清澈透明、容積負(fù)荷高、占地面積小、抗沖擊負(fù)荷能力大、剩余污泥產(chǎn)量低、系統(tǒng)運(yùn)行管理簡單、運(yùn)行成本低、易于集成并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。本產(chǎn)品具有聯(lián)合組裝曝氣功能，應(yīng)用該它可以很好的將區(qū)域污水、洗浴廢水、生物難降解廢水和醫(yī)藥制藥廢水等進(jìn)行處理。處理后的出水水質(zhì)完全滿足國家城市雜用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。是目前國內(nèi)外公認(rèn)的、在區(qū)域（小區(qū)、開發(fā)區(qū)等）中水回用領(lǐng)域中最先進(jìn)的處理技術(shù)之一。 技術(shù)原理與工藝流程簡介：近年來，隨著膜生產(chǎn)技術(shù)的提高和生產(chǎn)成本的降低，膜技術(shù)在污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用特別是與生物反應(yīng)器相組合的膜生物反應(yīng)器（MBR：Membrane Bio-Reactor）作為一種新型高效污水處理技術(shù)在國際上受到了廣泛關(guān)注。以超濾或微濾膜與傳統(tǒng)的活性污泥生化處理技術(shù)相結(jié)合而成的膜生物反應(yīng)器，以膜分離過程取代重力沉降過程，不論污泥顆粒的沉降性能如何，均可完成固液分離過程，并且可以避免因生物體流失而造成的系統(tǒng)運(yùn)行失敗。此外，采用膜分離與活性污泥法相結(jié)合的膜生物反應(yīng)器處理含碳有機(jī)物，能使有機(jī)物深度氧化，并且能完全保留生物體，使污泥保留的時(shí)間相當(dāng)長，從而完全保留體系中緩慢生長的硝化細(xì)菌，可同時(shí)通過硝化與反硝化作用成功除氮，在低溫時(shí)亦能維持高處理能力。MBR 反應(yīng)器能夠維持高處理能力而使處理廠規(guī)模縮小，還可通過維持低 F／M 比例減少剩余污泥產(chǎn)量。對(duì)于各類污水，使用本產(chǎn)品進(jìn)行處理是一種特別有效的方法，它可以將生物降解的物質(zhì)分離出去，而將微生物留在生物處理池中。這樣可以使生物池內(nèi)微生物的含量處于最佳濃度，反應(yīng)速度最快。和其他污水處理方法相比，使用膜生物反應(yīng)器進(jìn)行再生水處理不僅可以節(jié)約大量水資源，還可以減少設(shè)備占地，節(jié)約能源，減少設(shè)備和運(yùn)行和管理費(fèi)用，避免二次污染，有著很好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況： 已經(jīng)獲得的相關(guān)專利： 1．帶有電位測(cè)控的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)（發(fā)明專利） 2．膜反應(yīng)器（實(shí)用新型） 已經(jīng)申請(qǐng)的相關(guān)專利： 1．超聲波膜反應(yīng)器（2004200289565.4） 2．工業(yè)廢水氣動(dòng)攪拌機(jī)（200420056558.3） 已經(jīng)獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)：高校節(jié)水技術(shù)（天津市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)） 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：通過本產(chǎn)品的應(yīng)用，可以帶來巨大的環(huán)境效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，通過中水回用項(xiàng)目，使天津大學(xué)成為國內(nèi)第一所具有一流的教育環(huán)境、一流的節(jié)水技術(shù)（包括節(jié)水器具）全面綜合開發(fā)的研發(fā)基地，為實(shí)現(xiàn)天津市創(chuàng)建環(huán)境保護(hù)模范城市的奮斗目標(biāo)，為天津市的發(fā)展以及全國各高校的建設(shè)提供了一定的借鑒作用。該項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益顯著，其年投資與效益分析約為 1:0.4 左右，即可以得到約 40%的回報(bào)。 應(yīng)用領(lǐng)域：環(huán)境保護(hù)、污水回用。

項(xiàng)目背景是北京市燃?xì)饩o缺，日缺口最多達(dá)800萬立方米；北京市大力推廣市政天然氣管網(wǎng)入村工程；污水處理產(chǎn)生的大量污泥造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染；北京2014年工業(yè)污泥產(chǎn)量超過100萬噸；污泥是城市水處理廠的伴隨產(chǎn)物，隨著社會(huì)文明的進(jìn)步以及環(huán)保水平的提高，污水處理能力和處理量也在逐年增長, ,污泥的處理處置問題已成為世界性的課題。 目前國內(nèi)污泥的處理處置率很低,主要是填埋和農(nóng)用,也有一部分進(jìn)行焚燒處理,而這些處理方式均會(huì)導(dǎo)致不同程度的二次污染問題。污泥熱解技術(shù)具有可回收能源 和有用物質(zhì)、技術(shù)不復(fù)雜、氣體能源產(chǎn)品可不需要儲(chǔ)存、對(duì)不同的物料成分可以靈活運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)在于太陽能干燥技術(shù)實(shí)現(xiàn)污泥干燥和減量化，有低能耗、綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。污泥熱解-氣化工藝及關(guān)鍵設(shè)備循環(huán)流化床均系自主開發(fā)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可實(shí)現(xiàn)污泥所蘊(yùn)含的化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化為生物燃?xì)狻Ｎ勰酂峤?氣化工藝主要產(chǎn)品系生物燃?xì)猓?lián)產(chǎn)灰分和中壓蒸汽。污泥熱解-氣化工藝實(shí)現(xiàn)污泥中灰分無害化利用制建材并回收重金屬。污泥熱解-氣化工藝實(shí)現(xiàn)廢物零排放，原子經(jīng)濟(jì)性高。 本技術(shù)使用固定床反應(yīng)器,以制備氣體燃料為目的,對(duì)城市污水處理廠的污泥進(jìn)行了熱解資源化研究。以污泥為原料進(jìn)行了熱解工藝開發(fā),考察不同反應(yīng)條件對(duì)熱解效果的影響。得出在合適的操作條件下,污泥熱解制備氣體燃料最佳的反應(yīng)條件。此時(shí),氣體產(chǎn)率達(dá)35%,所得氣體中可燃組分H2、CH4和CO的總含量達(dá)到了60% ,產(chǎn)氣熱值為8039.77kJ/m3。對(duì)500℃時(shí)生成的焦油進(jìn)行了成分分析,發(fā)現(xiàn)焦油中N和O含量較高,若用于燃燒可能會(huì)產(chǎn)生較多的二次污染物。 分別用干污泥和濕污泥與生物質(zhì)混合,進(jìn)行共熱解技術(shù)開發(fā)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)干污泥中摻混50%時(shí),能有效提高污泥熱解的氣體產(chǎn)率。濕污泥與生物質(zhì)進(jìn)行混合熱解時(shí), 隨混合物中生物質(zhì)比例的增加,溫度的增加,氣體產(chǎn)率、氣體熱值逐漸增加。對(duì)污泥熱解殘?jiān)M(jìn)行了水蒸氣氣化反應(yīng)。分別改變溫度、固相停留時(shí)間、水蒸氣流量和 催化劑等條件,考察其對(duì)氣化結(jié)果的影響。得出污泥熱解殘?jiān)魵鈿饣迫「粴淙細(xì)獾淖罴褩l件。

本項(xiàng)目突破超臨界水流化床中煤氣化制氫反應(yīng)器的排渣和長時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行等關(guān)鍵技術(shù)，從根本上解決煤炭清潔高效利用難題，構(gòu)建了世界首套煤炭超臨界水煤氣化制氫示示范系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了以超臨界水相還原氣化煤為核心的新型高效氣化制氫完整流程工藝技術(shù)的集成與長時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行達(dá) 4000 小時(shí)以上。

本發(fā)明公開了一種苯選擇加氫制環(huán)己烯催化劑的制備方法。該方法將釕前驅(qū)體溶于助劑的金屬鹽水溶液中，將該酸性溶液裝入高壓釜中，在一定溫度下液相氫還原一定時(shí)間后取出，傾析法水洗數(shù)次后，可以得到均一粒徑的釕?助劑苯選擇加氫催化劑。將制備的釕基催化劑用于液相苯選擇加氫制環(huán)己烯反應(yīng)，在苯轉(zhuǎn)化率為43%時(shí)，環(huán)己烯選擇性可達(dá)82%。該制備方法步驟簡單，原料易得，成本低廉且工藝綠色環(huán)保，具有很好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明涉及氧化銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料的制備方法，該復(fù)合材料由鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片和沉積在鈣鈦礦型鈦酸鉛單晶納米片上的氧化銀納米粒子組成。采用巴比妥酸輔助的光沉積法制備，通過控制光照強(qiáng)度和光照反應(yīng)時(shí)間，來調(diào)節(jié)所沉積氧化銀納米粒子的平均粒徑，得到負(fù)載氧化銀納米粒子的氧化銀/鈦酸鉛納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料增強(qiáng)了氧化銀的催化活性，可用于指導(dǎo)氧化銀與其它半導(dǎo)體納米材料的復(fù)合。

該成果先后獲得江蘇省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。創(chuàng)建了機(jī)插毯苗、缽苗兩套“三控”育秧新技術(shù)； “三協(xié)調(diào)”高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培途徑及生育診斷指標(biāo)體系； 毯苗、 缽苗機(jī)插水稻“三協(xié)調(diào)”高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)新模式等多種栽培技術(shù)。 先后被農(nóng)業(yè)部與蘇、皖、鄂、贛等省列為主推技術(shù)；在 2015 至 2017 年期間，累計(jì)應(yīng)用 8952.7 萬畝，新增稻谷 335.1 萬噸，增收 97.6 億元，節(jié)本 17.3 億元，累計(jì)新增效益 114.9 億元。

項(xiàng)目簡介 本成果利用去阻啟動(dòng)噴動(dòng)床為反應(yīng)器，將生物質(zhì)秸稈和煤共催化氣化，產(chǎn)生燃?xì)猓?形成了生物質(zhì)稻草催化水煤氣反應(yīng)低焦油中熱值燃?xì)庵苽涔に嚕捎糜谵r(nóng)村地區(qū)以村鎮(zhèn) 為單位的小型氣化站的建設(shè)。成果已取得發(fā)明專利授權(quán)，ZL 2009 1 0264047.8。 性能指標(biāo) 120kg/h 的生物質(zhì)稻草等與煤、碳酸鈣和水蒸汽共氣化，生成焦油含量低于 10mg/m3 、 熱值 10-15MJ/m3 的農(nóng)村用燃?xì)狻?適用范圍、市場(chǎng)前景

層間轉(zhuǎn)角在層狀堆垛的二維材料體系中提供了一個(gè)全新的自由度來調(diào)控其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。近幾年，相關(guān)方面的研究引起了廣泛的關(guān)注。早在2012年，何林課題組就開始關(guān)注轉(zhuǎn)角對(duì)雙層石墨烯結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)的影響，測(cè)量了不同轉(zhuǎn)角雙層石墨烯的兩個(gè)范霍夫峰的峰間距能量與轉(zhuǎn)角大小的關(guān)系[1]，并預(yù)言該體系中的準(zhǔn)粒子具有可調(diào)控的手征性[2]，研究了應(yīng)變結(jié)構(gòu)在該體系產(chǎn)生的贗磁場(chǎng)和贗朗道能級(jí)[3]。2015年，何林團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系費(fèi)米速度隨角度減小而迅速下降，證明在轉(zhuǎn)角為1.1度(第一魔轉(zhuǎn)角)附近時(shí)費(fèi)米速度降為零[4]，并于2017年，在轉(zhuǎn)角接近魔轉(zhuǎn)角的雙層石墨烯體系觀察到強(qiáng)電子-電子相互作用[5]。2018年初MIT的Pablo課題組在魔角雙層石墨烯觀察到電子-電子相互作用導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)絕緣體態(tài)和超導(dǎo)態(tài)，魔角雙層石墨烯物性研究迅速成為過去兩年凝聚態(tài)物理研究的最大熱點(diǎn)。 近期，何林課題組發(fā)展了一套方法，能夠可控地制備利于掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)（STM）研究的雙層轉(zhuǎn)角石墨烯，并利用STM研究了小角度雙層石墨烯的性質(zhì)，深入探索該體系由于電子-電子相互作用導(dǎo)致的平帶簡并度解除和新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)的關(guān)聯(lián)。例如，何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)小轉(zhuǎn)角體系的平帶被部分填充時(shí)，電子-電子相互作用會(huì)解除平帶的谷贗自旋簡并度，在體系中產(chǎn)生很大的軌道磁矩（每個(gè)莫爾約10μ_B），由于軌道磁矩和磁場(chǎng)的耦合，谷極化態(tài)的劈裂能量會(huì)隨著外加磁場(chǎng)線性增大[6]。同樣的結(jié)果也在應(yīng)變引起的平帶中觀察到了，當(dāng)雙層石墨烯的轉(zhuǎn)角接近魔角時(shí)，體系中微小的應(yīng)變結(jié)構(gòu)可以使兩個(gè)范霍夫峰之間出現(xiàn)一個(gè)新的零能量平帶（贗朗道能級(jí)），何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)電子-電子相互作用會(huì)解除贗朗道能級(jí)的谷贗自旋簡并度，產(chǎn)生軌道磁性態(tài)[7]。這些結(jié)果表明小轉(zhuǎn)角石墨烯體系是研究二維軌道磁性態(tài)和量子反常霍爾效應(yīng)的理想平臺(tái)。在角度大于魔角的小轉(zhuǎn)角雙層石墨烯中，何林課題組與合作者證明電子-電子相互作用依然會(huì)起重要作用，并有可能產(chǎn)生完全不同于魔角雙層石墨烯的新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)。例如在1.49度的樣品中，他們證明電子-電子相互作用解除了體系平帶中的自旋和谷贗自旋的簡并度，產(chǎn)生了一種全新的自旋和谷極化的金屬態(tài)[8]，這一結(jié)果進(jìn)一步拓寬了轉(zhuǎn)角體系新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)的研究范圍。 除了電學(xué)性質(zhì)受層間轉(zhuǎn)角的調(diào)制，在雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系，由于層間堆垛能與層內(nèi)晶格畸變引起的應(yīng)變能的競爭，其原子結(jié)構(gòu)也會(huì)隨著角度發(fā)生改變。最近，何林課題組系統(tǒng)研究了雙層轉(zhuǎn)角石墨烯結(jié)構(gòu)隨著角度的演化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)角大于魔角時(shí)，體系可以看作兩個(gè)獨(dú)立的剛性石墨烯層發(fā)生扭轉(zhuǎn)，層內(nèi)晶格畸變幾乎可以忽略（定義為非重構(gòu)結(jié)構(gòu)）；當(dāng)轉(zhuǎn)角小于魔角時(shí)，由于莫爾條紋周期較大，層間堆垛能占主導(dǎo)，從而引起晶格畸變產(chǎn)生堆垛的疇界（domain wall）網(wǎng)格（定義為重構(gòu)結(jié)構(gòu)）。這種疇界的兩邊都是Bernal堆垛的雙層石墨烯（分別為AB堆垛和BA堆垛），能傳輸谷極化的電流（圖一）。我們利用STM證明非重構(gòu)和重構(gòu)的兩種結(jié)構(gòu)在魔角附近都能穩(wěn)定存在。進(jìn)一步，我們發(fā)現(xiàn)利用STM針尖脈沖可對(duì)魔角雙層石墨烯的非重構(gòu)和重構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切換，從而開關(guān)其二維導(dǎo)電拓?fù)渚W(wǎng)格。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)中起到重要作用的魔角雙層石墨烯平帶的帶寬也能在這一過程中被調(diào)控[9]。相關(guān)成果近日刊發(fā)在物理學(xué)期刊《Physical Review Letters》上。何林教授課題組博士生劉亦文為第一作者，美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的蘇贏博士為文章的共同第一作者，何林教授為通訊作者。

該項(xiàng)目利用先進(jìn)激光誘導(dǎo)石墨烯技術(shù)（Laser Induced Graphene, LIG）成功制備出無基質(zhì)的大尺寸石墨烯紙，并可對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，為石墨烯的廣泛應(yīng)用提供了有力支撐。該方法不僅實(shí)現(xiàn)了石墨烯紙的連續(xù)/高效/低成本/大規(guī)模制備，還可對(duì)石墨烯紙進(jìn)行多尺度/圖案化/不同結(jié)構(gòu)的定制化制作，同時(shí)性能可調(diào)控的特點(diǎn)有效擴(kuò)展了石墨烯紙的多功能應(yīng)用。 目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室條件下已實(shí)現(xiàn)基于石墨烯紙的智能復(fù)合材料在自固化，全生命周期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和功能結(jié)構(gòu)層-阻燃/除冰方面的成功應(yīng)用。同時(shí)基于其可調(diào)控的結(jié)構(gòu)和性能，已開展其在傳感、結(jié)構(gòu)功能表面、超級(jí)電容器和生物抗菌方面的應(yīng)用研究。該項(xiàng)目在智能傳感，能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域受到行業(yè)多家企業(yè)的關(guān)注，后續(xù)將在智能復(fù)合材料一體化成型及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、高靈敏性可穿戴器件集成以及高性能蓄電池復(fù)合板柵材料等方面開展交流合作。? 該項(xiàng)目所制備的石墨烯紙應(yīng)用非常廣泛，能應(yīng)用在在傳感、儲(chǔ)能、環(huán)境等方面。“原位激光誘導(dǎo)石墨烯”技術(shù)能滿足儲(chǔ)能領(lǐng)域、軍用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)、民用可穿戴器件等各領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化需求。