农村经济作物种植和配套加工产业在促进农村经济快速发展的同时，也产生了大量的废弃物，如莲蓬壳、板栗壳、板蓝根茎叶、栀子果等，此类废弃物特别之处在于蕴含着色彩丰富的天然植物色素和易转化为多孔性生物炭的生物质材料。传统的堆置焚烧低值处理浪费资源且污染环境。当前，染料工业与印染行业都面临着巨大的环保压力。如何实现废弃资源高值化利用和有害物减排，顺应绿色发展和无废社会的战略需求，也是我国相关领域一直面临的关键难题。 天然植物染料技术符合产业发展趋势，依靠农业推动工业，完成资源高效利用，实现循环发展和产业转型升级。陈群书记、纪俊玲教授带领团队在国内率先开展了“农林生物质废弃物提取植物色素关键技术研究与应用”等方面的基础研究及技术开发，相继承担了国家、江苏省、常州市等近10个纵横向项目，取得了丰富的工作积累及创新成果。 本项目针对农村经济作物废弃物高值化瓶颈问题，提出了“因物而为”高效资源化利用新思路，针对农村经济作物及废弃物发明了长间隔臂大孔强碱性树脂吸附剂，开发了低温超声高效分离-移动床吸附纯化技术，首次得到性能稳定的商品化植物染料粉体；提出植物染料微结构调控新方法，开发了全品类植物染料染色的生态纺织品，发明了提取残渣高效定向热解专用装备，开发了生物炭功能元素高值化利用新技术，实现了残渣无害化处理和高效循环利用。本项目成功研发并拥有从农村经济作物废弃物提取植物染料、制备生物炭缓释肥及其应用的成套自主知识产权技术，实现了植物染料、植物染纺织品、生物炭缓释肥等系列高值化绿色产品的稳定生产，成功实施了农村经济作物废弃物综合循环利用技术。 本项目开发的天然植物染料已获得国际上规模最大的工业与消费产品检验ITS检测认证；植物染料、染色纺织品在全球范围内具有广泛公信力的SGS报告中，获得I类纺织品认证；天然植物染料在收获→原材料→加工→最终产品过程中，所有投入物在毒性和生物降解能力方面满足GOTS国际纺织品有机绿色认证。本项目共获授权发明专利30件，牵头起草中国首个纺织用植物染料标准—团订标准T/CTES 1007-2018《纺织用植物染料 靛蓝》（已公布），技术成果在全国15家企业推广应用，累计处理量超过25万吨，开发植物染料20种。相关技术获2019年江苏省科学技术奖一等奖，“纺织之光”中国纺织联合会科技进步二等奖。

成果描述：该技术利用湿法磷酸经初步脱除硫酸根、氟硅酸及有机色素后，再用钙盐进一步除去硫酸根，经固液分离后，用水不溶性萃取剂萃取磷酸，经洗涤、深脱硫后，用软水反萃有机相得到净化稀磷酸，稀磷酸再经浓缩得到工业级85 %磷酸，工业级磷酸再经后处理得到食品级85 %磷酸，食品级磷酸再经深度净化可制得电子级磷酸。市场前景分析：工业磷酸可直接用作铝材抛光剂、钢铁防锈剂、磷化剂、金属清洗剂、有机合成催化剂、精密电镀等；食品级磷酸可当作酸性饮料的酸味剂，应用于蔗糖精制；试剂级磷酸作化学试剂及电子行业用；药品级磷酸用于医药品制造；多聚磷酸用于制造聚磷酸盐、有机合成原料、金属表面处理剂，也用作分析试剂。 近五年来，随着我国食品级磷酸装置产能的释放，目前生产能力约250 万吨，生产厂家50 家左右。近几年来，我国已成为国际市场上食品级磷酸净出口国，2008 年以来，每年出口量在47 ～52 万吨。2012 年我国食品级磷酸产量约为105 万吨。预计国内食品级磷酸消费市场需求将以12 %的速度增长。国外食品工业相对成熟，对食品级磷酸的需求将维持在50 万吨左右，预计到2017 年，全国食品级磷酸产量将达到152 万吨，磷酸生产量增长率在5 %左右。与同类成果相比的优势分析：符合工业级磷酸企业标准( Q/HF21- 2004)、热法工业级磷酸国家标准( GB/T2091-1992)、食品级磷酸企业标准( Q/HF22- 2004)、热法食品级磷酸国家标准( GB3149- 1992)。产品利润在1000-1500元/吨P2O5。国际先进。

1 成果简介碳酸钙作为一种重要的无机化工产品，具有原料丰富、生产工艺简单、性能稳定等特点，广泛用于橡胶、塑料、涂料、造纸、油墨、食品、医药、饲料等工业部门。其中塑料、橡胶行业的碳酸钙消费量为 65%，造纸、涂料各占 15%和 10%，其它行业占 10%。 碳酸钙在橡胶、塑料等行业中的作用与其粒径有关，粒径在 1~3μm 的沉淀碳酸钙仅作为填充剂起增容作用，粒径在 0.01~0.1μm 之间的纳米碳酸钙具有补强、增韧的作用。 我国目前有轻质碳酸钙生产企业一百多家，总生产能力近 500 万吨，但工艺落后，品种单一，基本上采用简易的的间歇鼓泡式炭化工艺，产品大多为售价低廉（ 400~500 元/吨）的大粒径（ 2~5 微米）纺锤形产品（ 图 1），而附加值较高（售价 3000~6000 元/吨）、市场需求增长较快的粒径小于 100 纳米的纳米碳酸钙产量甚微，仅占轻质碳酸钙总产量的 2~5 %左右。我国近年也有利用国内外技术进行纳米碳酸钙生产的报道，但生产成本较高（ 1500~2000元/吨），且大多需 5 千万以上的巨额投资，中小企业难以适应。  图 1 普通纺锤型碳酸钙 (2-3 微米)                        图 2 纳米球型碳酸钙（ 50-60 nm）2 应用说明清华大学经过多年的潜心研究，现已开发出一套崭新的纳米碳酸钙制备工艺和设备，通过加入特定的添加剂，在自行研制的高效传热传质碳化釜中进行反应，即可制得粒径为40~100 纳米的球型碳酸钙（ 图 2）。本技术采用的添加剂价廉易得，所需设备大多为常规化工定型设备，易于为广大的中小企业采用。目前已在河北、江西建成年产 5000~10000 吨纳米碳酸钙的生产厂。采用本工艺的生产成本仅为 1000 元/吨左右。3 效益分析按年产 10000 吨，每吨保守价 1500 元计算， 年创产值（万元）： 10000´1500¸10000=1500，年创利税（万元）： 10000´（ 1500-1000） ¸10000=500。4 合作方式技术转让或合作开发。 开发年产 10000 吨规模，技术转让（专利使用）费： 150 万， 碳化塔设计费： 30 万元， 核心设备（气体分布器）设计及加工费： 100 万元， 碳化塔加工及配套设备：约 300~500 万元， 其它常规设备费（包括气体净化、活化、过滤、干燥、粉碎、分级）：约 500 万元， 基建：约 200~400 万元， 厂房面积：约 10000 平方米。

针对现有工业炉所存在的能耗较高或者工业炉使用寿命较低，可以通过改进操作工艺或筑炉工艺等等降低能耗、提高工业炉使用寿命。其它涉及热或冷量的工程技术问题，需要提高能源利用效率的地方，都可以研究开发相应的产品。 以下是承担过的项目：一、工业炉窑1、燃煤粉锻造加热炉系统的研究 对该系统包括煤粉的干燥、粉碎、旋流煤粉燃烧器、锻造加热炉、辐射式换热器（用来加热浴室用水）、旋风除尘器和布袋式除尘器整个系统的研究。本人设计了锻造炉、风机和烧嘴部分，厂方根据图纸生产安装好，进行实验，效果达到预期。 2、提高3t工频炉炉衬寿命 针对3t工频炉炉衬寿命只有35炉左右，通过制定和实行严格的操作和筑炉工艺，把3t工频炉炉衬寿命由原来的35炉提高到200多炉。二、耐磨产品的开发应用1、2500立方米高炉槽下耐磨铸铁衬板研制 经严格的生产工艺，如铸造、热处理等等工艺进行生产。当年研制成功，并投入批量生产。物理性能达到国外生产水平，成本大幅度降低。2、2500立方米高炉开铁水口钻头 钻头的耐磨性等存在缺陷，通过配料和热处理工艺的改进可获得较佳效果。3、高速线材无限冷硬球墨铸铁轧辊辊颈的喷焊修复 利用等离子喷焊技术修复磨损的高线轧辊辊颈，难度非常大。至今仍是难题。保温过程处理控制、喷焊过程操作控制，粉材选择等都需注意。三、换热器、冷却壁等的研发1、2500m3高炉QT400—18冷却壁的研制开发 开发研制了试件在高炉上试用效果良好，投入了批量生产。球墨铸铁冷却壁的生产工艺要求较严格。2、层流流量计二次仪表开发和热膜风速仪的开发 用汇编语言编程。都已开发成功，并投入使用。3、微型燃气轮机的回热器研制 这种微型燃气轮机的回热器结构紧凑，水力直径一般在1mm左右，制造工艺等要求很高。获得了国家发明专利。四、暖通空调系统设计 目前，主要从事暖通空调方面的教学与研究工作，特别是致力于节能技术的研究，设计过某商会大厦中央空调系统和给排水系统。

成果简介机器人相关技术研究， 工业与家庭应用， 具体内容包括路径规划， 导航技术，多机器人协调， 机器人关节协调等。 在复杂与未知环境中的路径规划， 机器人多自由度关节协调动作， 多机器人的协调工作完成复杂任务， 例如矿难等不同的抢险工作等， 应用于各种危险与复杂环境中， 或应用在要求非常精细的工作岗位上，功能包括语音识别， 机器人视觉， 图象处理， 环境感知， 图书馆与博物馆导航，老人陪伴与护理， 疾病辅助诊断等， 家庭智能控制中心， 应用智能控制与决策、故障诊断等技术。

项目来源于国家科技部 “973”重大基础研究、“863”重点项目和上海市重点项目，旨在解决工业发酵过程优化与放大中的科学问题和生产实践推广，此技术可广泛应用到生物制药、食品工业、化工、农业等多个应用领域，开发的技术及工艺、工程和装备均处于国际先进水平。 项目技术特点： （1）提出了工业发酵过程工程的多尺度优化理论，建立了基于细胞代谢的宏观代谢流检测与控制和参数相关分析的优化研究方法，建立了基于细胞生理代谢特性和反应器流场特性相结合的工业发酵放大方法； （2）研制了专门用于发酵过程优化与放大研究用的装备，并应用到工业发酵过程中； （3）建立了基于工业发酵过程数据处理与实时远程诊断的工业发酵过程信息处理系统； （4）开发了专门用于过程优化与放大研究用软件包； （5）已应用到十余个产品的过程优化中，产品产量大幅度提高； （6）实现生物过程工艺、工程、装备一体化研究。 曾三次获得国家科技进步二等奖，近年申请专利十余项。

本项目技术以膜分离技术为基础，针对特定化工园区深化尾水的特征，进行水质详细分析，提出合理预处理工艺和整体工艺设计；反渗透膜多段式组合工艺研究；反渗透浓水处理技术开发；单元技术的匹配与集成；整体工艺试车与连续运行。根据水质差异，园区水回用率可以达到70~80%，出水可分质使用，可以应用到锅炉、工艺用水等，吨水处理成本2.1元/t。应用概况： 本项目技术解决了化工园区生化出水的排放问题，同时有利于化工园区总水量需求的难题和总排放量的瓶颈，具有较好的实际应用价值和广阔的市场前景。

传统椰浆椰果生产多采用经验式、作坊式的生产模式，存在菌种活性不易控制、易受气候影响等问题。项目采用传统椰浆椰果生产菌种，系统研究了椰浆椰果发酵使用原料、菌种、发酵环境以及发酵条件对椰浆椰果生长的影响，解决了椰浆椰果工业化规模化上产过程中的原料、菌种、发酵环境等技术难题，实现了椰浆野果的工业化、常年化生产，社会和经济效益明显， 推广应用前景广阔。 成果的技术水平： 项目通过检测分析不同国家椰浆的相关理化、微生物指标，研究了不同椰浆对椰果发酵生产的影响：通过醋酸控制杂菌生长，实现了椰浆无需热力杀菌：菌种经过驯化选育后通过环境控制及发酵调控技术，实现了远离椰子产地的椰果工业化生产，在国内首次解决了椰浆椰果不能常年生产的技术难题。通过对椰浆和环境原始菌数控制，采用菌种逐级扩培的工艺，降低接种量，缩短发酵时间，并建立了工业化生产菌种长活力的判定方法。在农业部《椰纤果》标准的基础上，制定了椰果企业标准及椰浆原料标准；优化了 工业化生产椰浆椰果的工艺；设计建成了现代化、十万级的净化车间，实现通风和温度的实时控制。最终椰果产品得率≥58%，收率≥28kg 椰果/kg 椰浆，95%以上处于厚度 10~13mm，白度 35%~40%，硬度 4~7N 优级品德范围。本技术达到国际领先水平，建议推广应用。 

Levan 果聚糖是一种由果聚糖蔗糖酶(levansucrase，EC2.4.1.10)催化转移果糖残基到蔗糖的碳链上，通过促进碳链延伸而形成的 β-(2→6)果聚糖。Levan果聚糖与菊粉（菊糖）结构上的区别在于菊糖是以 β-(2→1)糖苷键连接而成的多糖。Levan 果聚糖有一定的温度稳定性，熔点为 225 °C，玻璃熔点为 141 °C。它能溶解于水或水的混合溶剂中，溶解度随温度的升高而增加，且因聚合度不同而不同，聚合度越低，溶解度越大。Levan 果聚糖除了具有天然多糖的共同特点外，还具有本身的一些特性，这使它可以应用于很多领域。在食品方面，它可作为功能性食品的重要组成部分、低聚糖生产的原材料以及乳化剂和成膜剂等。在医药方面，levan 果聚糖具有抗肿瘤、免疫调控、抗感染等作用，还可以作为血浆的替代品。除此以外，由于它具有与透明质酸一样的保湿效果以及对人体角化细胞和纤维原细胞相似的增殖作用，可以作为化妆品添加剂使用。因此，levan果聚糖的生产具有巨大的市场前景。由于 levan 果聚糖在植物中含量很低，天然提取及分离成本很高，不适宜工业化大生产。而酶法合成较为简单，是目前大量合成 levan 果聚糖唯一有效的方法。