近年来，大气污染问题日益严重，尤其是雾霾、光化学烟雾、臭氧等问题已经引起国内外广泛关注。挥发性有机气体（VOCs）是造成雾霾及臭氧（O3）的重要污染物。吸附法是去除VOCs高效简便的方法之一，但在实际应用中，水蒸气的存在与VOCs产生竞争吸附，因此设计具有高VOCs吸附性能的疏水性吸附剂具有重要意义。近日，天津大学环境学院“大气环境与生物能源团队”（http://catalysis.tju.edu.cn/）针对分子筛表面亲水性及其在含湿条件下VOCs吸附应用存在的问题，利用多孔有机聚合物疏水性等特征，设计合成了一系列分子筛与多孔有机聚合物核壳结构的新型吸附材料，所开发的吸附剂有效提高了分子筛表面疏水性，并且大大提升了其在干燥和潮湿条件下的甲苯吸附性能。相关研究成果《Core-shell structured Y zeolite/hydrophobic organic polymer with improved toluene adsorption capacity under dry and wet conditions》已发表在环境类国际高水平期刊Chemical Engineering Journal（IF: 10.652）上。该系列吸附剂的研发为制备一系列疏水性吸附剂提供了新的思路。

项目成果/简介:近年来，大气污染问题日益严重，尤其是雾霾、光化学烟雾、臭氧等问题已经引起国内外广泛关注。挥发性有机气体（VOCs）是造成雾霾及臭氧（O3）的重要污染物。吸附法是去除VOCs高效简便的方法之一，但在实际应用中，水蒸气的存在与VOCs产生竞争吸附，因此设计具有高VOCs吸附性能的疏水性吸附剂具有重要意义。近日，天津大学环境学院“大气环境与生物能源团队”（http://catalysis.tju.edu.cn/）针对分子筛表面亲水性及其在含湿条件下VOCs吸附应用存在的问题，利用多孔有机聚合物疏水性等特征，设计合成了一系列分子筛与多孔有机聚合物核壳结构的新型吸附材料，所开发的吸附剂有效提高了分子筛表面疏水性，并且大大提升了其在干燥和潮湿条件下的甲苯吸附性能。相关研究成果《Core-shell structured Y zeolite/hydrophobic organic polymer with improved toluene adsorption capacity under dry and wet conditions》已发表在环境类国际高水平期刊Chemical Engineering Journal（IF: 10.652）上。该系列吸附剂的研发为制备一系列疏水性吸附剂提供了新的思路。

一、研发背景 我国是有色及稀散金属资源大国，产量更是在全球具有绝对控制地位。稀散有色金属矿的开发利用给我国带来巨大的经济效益，与此同时也带来了严重的环境重金属污染。稀散有色金属矿经开采、选、冶加工后，会遗留下大量的尾矿、冶炼渣和各种尘泥。从环保和安全上来说，稀散多金属采选冶废弃物是重大的污染源和危险源，控制固体废弃物污染特别是矿业固体废弃物成为中国环境保护领域的重要问题之一。 二、技术内容 （1）新型深部充填减量化技术。开发一种价格低廉、材料来源广泛且固化重金属效果优良的地下采矿胶结充填料，能够降低充填采矿成本，并可以安全处置危险废物；（2）尾矿库微生物原位成矿修复技术。利用微生物（硫酸盐还原菌、寡营养铁还原菌）控制环境中 Fe3+ 浓度、降低环境电位、降低环境中游离镉、锑等重金属离子，实现现役尾矿库的微生物生态修复。（3）五层覆盖强还原原位成矿修复技术。基于矿物学--生物地球化学协同作用，开发已闭库或无主尾矿库的重度污染区的五层（无污染客土层、膨润土密封层、有机质深度还原密封层、含高风险稀散多金属及砷和重金属尾矿生物法控制污染主反应层、原始尾矿层）覆盖强还原稳定成矿修复技术。 三、作用原理 针对我国含稀散多金属硫化矿采选冶废物易引起氧化淋溶、存在溃坝风险和对周边及重大流域构成的严重环境威胁等问题，首先研究采选冶废物处置环境风险评估方法，建立稀散多金属采选冶废物处理处置污染控制技术评估方法；利用冶炼废渣及尾矿库内堆存尾矿，研发新型膏体充填减量化、资源化技术；针对现役尾矿库，利用硫酸盐还原菌及寡营养铁还原菌研发尾矿微生物原位成矿修复技术；针对已闭库及无主尾矿库，基于矿物学--生物地球化学协同作用，研发重度污染区的五层覆盖强还原稳定原位成矿修复技术；组合应用上述技术，在典型稀散多金属采选冶集中区开展技术示范；最终形成“基于风险控制的稀散多金属采选冶废物减量化、资源化处理处置与污染控制方案和环境管理导则”，为我国稀散金属多金属污染防控和环境管理提供技术支撑。

技术团队围绕污染场地环境土壤评估与修复通过环境修复新材料及修复 新技术的创新融合，实现技术研发、技术服务、技术应用的协同创新。通过 研发环境修复新技术与新产品，通过项目技术应用及推广已形成一整套污染 场地治理修复技术，项目可培育出完整的产业链，并最终有望形成国内具有竞 争优势的技术产业集群。

荧光技术是近 20 年来兴起的新型分析方法，灵敏度高、适用范围广。污水和水体的荧光光谱是多物质产生的复合光谱，它们与水样唯一对应，被称为“水质荧光指纹”，简称“水纹”。该法在污染性质快速判断方面具有独特优势。荧光指纹是水样内蕴特征的反映，还携带了有机物总量信息，可作为新型的水质表征方法。课题组从 2003年开始从事水纹研究，在清华大学基础研究基金、教育部科技重点项目、清华大学自主研究项目、国家重大水专项等项目资助下，掌握了数百种水纹，创新性开发出基于水纹比对的新型预警和污染识别原理，并研发出污染预警溯源仪。获得 2 项发明专利，第 16 届中国国际工业博览会高校展区二等奖。

1 成果简介我国水污染事故频发， 以有机污染为主。现有技术不能迅速确定污染类型，因此事故发生后无法迅速采取恰当的应对， 是产生重大经济和环境损失以及负面国际影响的主要原因。为维护水环境安全，保障人民生活和生产， 需要一种能迅速确定污染类型的、环境友好的水体有机污染预警技术。 水质指纹与水样唯一对应， 简称水纹。课题组从 2003 年开始从事水纹研究，在清华大学基础研究基金、教育部科技重点项目、教育部清华大学自主研究项目、国家十一五重大水专项等项目资助下， 掌握了上百种水纹，创新性开发出基于水纹比对的新型污染识别原理，并研发出有机污染溯源仪，填补了迅速确定污染类型的仪器的空白。该仪器由水纹采集仪、水纹比对软件和丰富的水纹数据库组成，可以识别数十种有机污染类型。仪器的特点如下：自动取样，自动测量，自动比对；数据库设计人性化，可以自动添加新指纹；数据自动保存；水纹采集仪性能稳定，使用、维护简便，当仪器光源老化时，自动提示更换等。上述优点表明该仪器既适合在线实时监测，也可以作为监测车和实验室的专用仪器。查新表明，国内外目前尚未发现有相似原理的仪器。 性能参数：灵敏度高，信噪比达到 250；完成一次溯源任务不足 15 分钟，测量时间短，重现性好；工作温度/湿度 15-350℃， 45-80%（不可有冷凝现象，350℃以上时湿度为 70%以下)；不加任何试剂，取样量少，不产生二次污染；连续 24 小时使用耗电仅数度，成本低。 图1 有机污染预警溯源仪2 应用说明2011 年 7 月至 2012 年 3 月，水质有机污染溯源预警仪在京杭运河江苏苏州段进行了为期 3 个月的实地连续测试运行， 仪器检测出数次水质异常，并及时进行了报警， 现场测试表明，该仪器能够灵敏、及时地监测到污染的发生和变化， 预警迅速，并能给污染类型的信息，对于快速确定有针对性的采取污染应对措施大有益处。 目前正在太湖水源地进行示范运行。 仪器经过了权威第三方的检测。3 效益分析由于目前国内外尚无同类产品，而污染预警和溯源的需求比较迫切，因此本仪器具有较大的推广空间。本仪器价格每台约 60 万元。而本仪器运行稳定、灵敏。总体上，仪器成本低，维护省，快速，无二次污染， 24 小时连续使用，运行费每月在 3000 元左右，具有明显的经济和技术优势。

化学化工与材料、生命科学类等研究与实践应用中，在对样品进行冻干处理时必须用到冰冻干燥仪，传统冰冻干燥仪由真空泵（油泵）、制冷压缩机（-55℃——-60℃）、保护瓶及样品室等主要部件组成。该设备的冻干原理是：通过油泵创造一个真空环境，加速冰冻生物样品（≤-20℃）中的水分子的升华；通过制冷压缩机将升华的水分子再次冷凝于-55℃——-60℃的冷阱中，以免与油泵中起密封作用的机油混合。近年来，该设备的改进主要仅是将样品冷冻单元并入，实现冷冻、干燥、参数控制一体化的原位制冷但成本高，不便小规模市场应用。 传统冰冻干燥仪的不足之处主要体现在以下5个方面：①能耗高，油泵运转、制冷机运转都高耗能；②使用繁琐，不便捷。机油需要定期更换；③污染严重，这种污染主要是油泵启动初期，大量油烟从排气口喷出，造成严重的污染；④不便移动，为了将油烟排到户外，通常要连接并固定一根长管到户外，导致移动不便；⑤噪音大、耗能高，自连续运转的油泵和短时停运的制冷机需耗能并产生大量噪音。 与传统冰冻干燥仪器相比，本实用新型具有低能耗、低噪音、无污染、便于移动、使用与维护简单、工作量低等优点，在处理不易受温度制约样品的小型干燥仪方面有一定的创新性、优越性与市场推广应用价值，有持续性的市场应用前景。目前在本单位内部实验室的实际应用中取得了良好效果。 图1.本项目自制的一体式冻干机

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 近年来随着我国生态文明建设发展和长江黄河大保护等政策的颁布实施，高污染行业逐步关停，产生大量工业污染场地。化工行业退役场地由于其生产工艺复杂、污染程度较高，亟待合理修复，降低风险，以满足土地再利用的要求。然而，这些场地通常具有芳烃、石油烃、卤代物、重金属等复合污染特征，难以通过单一技术一步完成修复。因此，针对工业遗留场地有机-重金属复合重度污染土壤需要快速修复的需求。

研究团队在在线光电检测技术及仪器方面，主要采用光谱技术对水质进行监 测，具体包括:1)采用紫外-可见光谱技术实现了水质 COD 和浊度的在线监测。 自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头，探头直径仅 50 mm，能 耗低，可在野外无人值守的环境工作。该探头经过上海市计量测试技术研究院的 测试，结果表明，该探头符合国家环保行业相关标准;2)采用红外光谱技术实 现水体 CO2 含量的在线监测，为水生生态环境的监测提供支撑。目前普遍采用的 CO2 含量监测方案多用于环境空气中 CO2 含量的监测

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