本发明属于饮用水处理工艺技术领域，具体提供了一种有机物与铁锰超标源水的处理方法，该方法为一种生物氧化与化学氧化的集成工艺系统，将有机物与铁锰超标的源水先经过臭氧预氧化，再经过曝气混凝，提供微生物生长的条件，使得化能自养和异氧微生物均可增殖，再利用高密度沉淀池内的大量回流污泥，将有机物氧化去除，以及将几乎全部的铁和大部分锰氧化为非溶解性的氧化物后，在后续化学催化氧化作用下进一步去除，从而有效去除地面源水微量的有机污染物、铁和锰污染，确保饮用水安全。

本项目包括三大核心技术：1、强制冷凝 VOCs 废气处理设备，创造性地将强制换热技术改造后应用于 VOCs 强制冷凝处理工艺中，针对高浓度有机废气，回收经冷凝的 VOCs 物质，同时回收废气中的温度生产热水。设备内表面均采用实验室自行研发的特殊拒油涂层处理，以防止有机物质对冷凝器的污染，提高冷凝装置稳定运行效率并降低设备维护成本。  2、开发的光催化氧化剂和附着技术克服纳米光催化剂易团聚、易流失的弊端，开发出新型快速的光催化剂负载技术，能够大大推进光催化剂在废水、废气中的实际应用，负载材料廉价易得，加工方便，寿命长，具有巨大的比表面积，能够在吸附VOCs物质的同时，直接发生光催化反应，将VOCs物质完全矿化。 3、开发的高效苯吸收液及分层技术采用特殊吸收液配方制备能够分层的高效苯吸收液，能够有效地吸收废气中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物质，净化VOCs废气。吸收的VOCs物质能够静置分层，从而能够更快速地富集，方便下一步的回收分离，吸收液可以重复使用。 三大技术可以互相结合为工艺组合，在高浓度有机废气的净化与有价值物质的回收、油烟净化、企业VOCs治理等方面具有广阔地应用前景。已成功解决了河北省三家企业的VOCs处理与排放问题。 项目特色：自2005年企业进行VOCs产生全过程分析，积累了大量第一手资料， 2013年于宏兵承担了环保部大气污染治理应急项目VOCs污染控制欲核算方法研究项目，对工业企业VOCs排放特征、排放量核算技术方法和VOCs处理技术绩效进行评估，建立了天津的VOCs污染控制体系。在VOCs污染前端预防、后端治理技术研究中积累了丰富的经验。南开大学清洁生产研究中心以南开大学科研平台为依托，自身拥有XRD、同步热重分析仪、便携式气相色谱仪、液相色谱仪等大中型仪器共计25台，价值合计300余万元，拥有非常雄厚的技术力量支撑科研工作。 市场应用前景：VOCs治理工况复杂、技术路线众多也决定了这一行业的 发展特点：市场分散，需求多样化，企业要想把规模做大很困难。正因为市场分散，VOCs治理行业要垄断也不容易，市场完全开放，各家企业凭借自身的技术、策略来获得竞争优势，这个市场在未来几年将以30%的速度增长。VOCs 污染治理正在起步，有望撬动近700亿产值。目前，国内VOCs 污染平均治理成本约500-600万元，按每座工业园5家企业参与治理，省均150 个工业园区，全国20个省保守估算，市场空间将达到625~750亿元。未来，随国内VOCs 排放标准有望提高，VOCs治理投资有望进一步增加。投资估计：投资500万元， 经济和社会效益：利润率20-30%，经济效益显著，污染物减排效果显著。

有机中空微粒子乳液干燥后，粒子内部的水蒸发消失形成单一或多个空孔，相比于实心微球材料，中空微球由于内部具有空腔结构而表现出低密度、高比表面积且可以容纳客体分子等特点，因此在涂料、造纸、电子、催化、分离、生物医药等众多领域有着广阔的应用。例如在造纸工业，用中空微粒子代替部分二氧化钛不仅可使涂料大幅轻量化，而且热可塑性的有机中空微粒子在热和压力的条件下，易变形可获得高平滑性的表面以实现高的白纸光泽；有机中空微粒子的多层构造，使其易发生光的乱散射现象可获得高度不透明和白色度，广泛用于制备内墙涂料；有机中空微粒子内部空腔结构、外壳高度交联及易于在有机聚合物基体中均匀分散，在航天工业可作为密封橡胶轻量化和补强的重要材料。除此之外，在白色油墨，感热记录材料，省能断热材料，光学薄膜等领域中空微粒子也有着极其重要的应用价值。

有机中空微粒子乳液干燥后，粒子内部的水蒸发消失形成单一或多个空孔，相比于实心微球材料，中空微球由于内部具有空腔结构而表现出低密度、高比表面积且可以容纳客体分子等特点，因此在涂料、造纸、电子、催化、分离、生物医药等众多领域有着广阔的应用。例如在造纸工业，用中空微粒子代替部分二氧化钛不仅可使涂料大幅轻量化，而且热可塑性的有机中空微粒子在热和压力的条件下，易变形可获得高平滑性的表面以实现高的白纸光泽；有机中空微粒子的多层构造，使其易发生光的乱散射现象可获得高度不透明和白色度，广泛用于制备内墙涂料；有机中空微粒子内部空腔结构、外壳高度交联及易于在有机聚合物基体中均匀分散，在航天工业可作为密封橡胶轻量化和补强的重要材料。除此之外，在白色油墨，感热记录材料，省能断热材料，光学薄膜等领域中空微粒子也有着极其重要的应用价值。

钛及钛合金在生物医学领域的应用日益广泛。随着表面改性技术的发展，经表面生物活化改性的多孔钛材料不仅具有良好的生物相容性和骨传导性，还可具有骨诱导性。中心在国家“十一五”、“十二五”科技支撑计划资助下，利用独特的多孔金属制备技术及表面电化学改性技术制备出骨诱导多孔钛材料，其力学性能与人体自然骨匹配良好，在应用于承力部位骨修复方面具有极大的优势。

成果描述：催化燃烧是治理大气污染气体的方法，和火焰燃烧法比较，催化氧化法是一种更洁净的治理大气污染气体的方法，特别适于处理量很大、气体浓度较低的情况。甲烷催化燃烧与非催化燃烧相比,具有燃烧效率高、操作温度低、氮氧化物和碳氢化物排放量低、环保等优点。因此，发展高效、低污染物排放的天然气催化燃烧技术具有广阔前景的方向。市场前景分析：应用于石油化工、农药、印刷、涂料、电线加工等行业。与同类成果相比的优势分析：试验结果显示：金属基结构化催化剂在催化燃烧中表现出良好的活性和稳定性，系统进行金属基结构化催化剂在挥发性有机化合物废气中的催化作用研究，为其产业化应用提供基础。

聚酰胺在汽车、电器、通讯、电子、机械等产业已获得广泛的应用，而这些产业的技术提升对聚酰胺的性能及功能等提出了更高的新要求。利用高键能、低表面能、分子链柔顺的聚硅氧烷改性聚酰胺，可以改善耐热性、耐候性、电绝缘性、耐化学药品性、疏水性、透气性及阻燃性等，但简单共混存在有机硅与聚酰胺的相容性差问题，如采用化学反应将两聚合物偶合连接，所形成的Si-O-C易水解致使产物稳定性差。本技术选用与ε-己内酰胺相容性好、能与聚酰胺能形成稳定键接的有机硅化合物，采用特殊制备的端羟基有机硅烷型助催化剂，与阴离子聚合催化剂一起通过双螺杆反应挤出原位引发ε-己内酰胺阴离子聚合，制备有机硅烷-聚酰胺?嵌段共聚物。这种共聚物可以直接浇铸成型，制造改性MC尼龙产品，也可与聚酰胺类进行共混改性，具有提高材料表面疏水性、改善表面润滑性和韧性的作用。

 目前几乎所有人工合成的含氮有机化合物都需要经过工业合成氨（NH3）。而传统的工业合成氨过程 (Haber-Bosch Process)条件极其苛刻。据推算年耗能占全球能耗的2%左右，需消耗约25%的化石资源，并且产生大量温室气体。因此，将氮气直接、高效、温和地转化为含氮有机化合物，而不经过NH3, 是解决以上问题的重要途径之一。但迄今相关文献报道很少, 催化反应体系还没有实现（见中文综述：从氮气直接合成含氮有机化合物。该研究实现了由稀土金属钪（Sc）促进的，直接由氮气、MeOTf和亲电试剂等有机底物反应高效合成肼衍生物的过程。他们分离和表征了(N2)2−-, (N2)3−-和(N2Me2)2−-Sc中间体，并发现CO能有效插入(N2Me2)2−-Sc中间体的Sc−N键中，实现了N2与CO的高效偶联（Scandium-Promoted Direct Conversion of Dinitrogen into Hydrazine Derivatives via N−C Bond Formation. Ze-Jie Lv, Zhe Huang, Wen-Xiong Zhang,* and Zhenfeng Xi,* J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8773−8777）。

基于亚胺类动态共价反应以及课题组对于组分动态网络方面的前期研究基础，对有机笼状与环状化合物自分类组分动态网络的设计和动态适应性进行了深入研究。该研究首先以两种多胺（T、NON）和二醛（Py）构成的三元混合体系为原料，考察其自分类性能。理论上，各组分基元可以在体系中进行随机的结合，产生由单一或混合组分基元所构成的多元复杂体系。因此，在最简单三元组分基元体系中（Py、T、NON），可能产生三种平衡态：1）Py与T或NON选择性结合，产生Py3T2和Py2(NON)2的同质自分类（homo-self-sorting）结构；2）Py与T和NON同时结合，产生一种特定的异质自分类（hetero-self-sorting）结构；3）Py与T，NON的反应不具备选择性，进而产生具有统计学分布的超复杂混合状态。而实验结果表明，该混合体系首先产生一系列的复杂中间体，随后这些中间体有序的转化为热力学稳定状态，生成有机笼状化合物和大环的同质自分类产物，即平衡态1进一步将三元混合体系扩展到更为复杂的四元体系，构建出基于有机笼状与环状化合物的自分类组分动态网络。通过对组分基元的合理设计和选择，该网络能够实现对于环境变化由动力学控制的亚稳态到热力学稳定态的动态自适应过程：通过核磁共振对于各个组分分布的实时监控，该混合体系在有机笼状化合物（动力学优势产物）的驱动下首先经历具有失衡组分分布的亚稳态；随着时间的延长，亚稳态产物的含量会逐渐减少，进而最终达到处于相反的失衡组分分布的热力学稳定状态。这项工作首次将自分类的概念扩展到两种不同维度（有机笼状和环状化合物）的有机拓扑学结构，为自分类设计摆脱金属模板化的常规体系，从而实现纯有机自分类体系的构建。为开发物种多样性和环境适应性并存的复杂化学系统提供了新的设计思路。

1. 痛点问题 2020年我国VOCs 排放量将达到3000万吨，催化氧化技术因具有适用范围广、起燃温度低、能耗低、净化效率高、无二次污染等优点，已成为当前VOCs治理行业研究和应用的主流技术之一，而制备高效、稳定、廉价的催化剂是催化氧化技术的核心。目前我国大中型企业VOCs催化氧化装置所采用的催化剂仍以进口为主，价格昂贵，国产催化剂虽然价格低，但存在催化氧化活性低、稳定性差、易中毒失活等缺点而难以满足工业需求。国内外学者从催化剂活性组成、结构形态、氧化物间的协同作用以及氧化机理等基础研究方面进行了广泛而深入的探究，而在工业催化氧化催化剂研制与应用方面涉足较少，因此加快研发高效工业VOCs催化氧化催化剂已成为当前国内相关研究者和工程技术人员的共识和当务之急。 2. 解决方案 该技术以蜂窝堇青石陶瓷为载体，通过原位生长方式在蜂窝陶瓷内外表面引入复合金属氧化物有序微/纳米结构，通过调控微/纳米结构的尺寸和形貌特征，系统研究微/纳米结构对催化剂催化氧化 VOCs的作用规律，建立了催化成分和微/纳米结构对催化氧化的影响规律。同时探究了掺杂元素和水蒸气循环对阻止积炭形成和脱氯的作用机制，进一步提升催化剂稳定性及抗氯中毒能力，为彻底解决催化氧化技术控制VOCs复杂问题提供理论依据和技术支撑。 合作需求 江苏中创清源科技有限公司以清华大学团队的核心技术为支撑，推进产业进程，打造国产催化剂高端技术品牌。以化工，石化，涂装，印刷等VOCs治理行业大型环保工程公司为目标客户，与环保工程公司进行优势互补，推动示范工程建设，进行技术的工程化应用，形成以点带面效应，树立品牌，联合推广项目技术和产品。