01. 成果简介 在油气田开采、石油炼制、运输、使用、贮存等生产或生活过程中，由于事故、操作不当、设备破损等原因，会造成原油或成品油跑、冒、滴、漏，与泥沙、水及其他污染物共同形成的固态或半固态混合物。本项成果采用具有两亲性和磁性的纳米颗粒材料，针对前述含油污水或油泥，提供了一种低成本、无害化、资源化处理技术，有望大幅降低油田污水处理成本及提高处理效率。 本项成果首次实现了磁性Janus颗粒的规模化制备，开发了污水处理工艺。经处理后的含油污水达标排放，磁性Janus颗粒可以回收并循环使用，实现污染物的资源化治理。通过实验室和现场的示范处理，效果显著。 02. 应用前景l  大型石化、油田等企业的污水处理工程；l  野外或少量含油污水处理，开发移动式含油污水处理设备。03. 知识产权 相关成果已申请发明专利保护。04. 团队介绍 团队主要研究领域为高分子多尺度多功能复合方法学及其基本问题，项目负责人为教授、博士生导师，入选国家自然科学基金委杰青、中组部万人计划科技创新领军人才等人才计划，曾获国家自然科学奖二等奖、中国化学会/赢创化学创新奖等奖励，发表SCI论文200余篇，申请专利40余项。05. 合作方式 商务合作。06. 联系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn

近年来室内空气污染问题严重影响人民健康，空气净化器逐渐成为新的家庭必备电器。由于净化器采用的滤料多为一次性玻纤材料，更换频繁，维护费用高，并且阻力大，能耗高，制约健康空气净化技术的普及和推广。而静电吸附材料利用静电吸附原理，能够高效吸附PM2.5颗粒，吹风清洗后可以重复使用，已经在工业中广泛应用。由于该技术必须使污染空气与负离子预先混合充分，负离子发生器与吸附材料之间必须保持充分的缓冲距离，否则静电吸附材料无法工作，从而使得该技术无法在小型净化器得到很好的应用。本项目计划以静电吸附材料为研究对象，利用空气动力学原理，采用计算机模拟与实验测试相结合的方法，开发短流程负离子与空气预混合技术。该技术主要目标是在1~5cm短流程内解决点源颗粒与面源气体混合均匀性问题，从而有效解决静电吸附材料对混合流程长度的依赖性。通过本项目，一方面，在实际应用中能够将静电材料替代传统玻纤过滤材料，降低空气净化器使用成本；另一方面，该技术也能够在工业气体治理领域得到有效的拓展，例如短距离气体均匀混合能够有效减小工业气体混合设备尺寸，从而降低设备制造成本，进一步提升本项目研发技术的市场推广价值。 课题组经过几年在空气污染物研究和发展，已经具备在此方面开展研究的物质条件和软件条件。课题组曾搭建空气污染物过滤实验台，对负离子混合与静电吸附过滤材料性能进行了详细测试，如下图1-6所示。同时，课题组已经拥有测试PM2.5、风速等基本仪器，如图7-9所示，能够对空气中粉尘进行精确测量。在与企业合作的过程中，也培养了一批能够进行技术研发的研究生队伍。由此可见，以上条件对本项目的顺利实施提供了良好的科研条件。 1、 项目的主要内容、创新点、技术水平1) 主要内容 n 在现有的净化器结构基础上，数值模拟分析污染空气流动形式，粉尘颗粒流动路径等等，为负离子与空气混合提供基础数据。 n 在数值模拟的基础上，设计新型流道结构，搭建实验台，测试分析流道对气体流动的影响。 n 实验以及数值分析不同流速情况下，气体混合情况，尤其是负离子混合不均匀性以及不同风速下的测试PM2.5的局部过滤效率。 n 对现有净化器提出改进方案，制作负离子混合样机，试验测试净化效率。 n 开发新型净化器，提高单位体积空气净化效率。2) 创新点 n 目前在空气净化器方面关于污染气体与负离子短流程混合研究的还未见报导，本项目涉及的工作内容及技术尚未得到深入研究和开发； n 利用数值模拟技术对不同结构的过滤器内部气体混合流动进行分析，获得净化器内部气体过滤机理，并以此进行结构优化，在空气净化技术研发方法方面有创新性。3) 技术水平 n 由于技术难度大，目前市场上仍未有负离子加静电吸附的净化产品，本项目是首次在实践中将用于工业的静电吸附材料用于民用净化器； n 利用静电吸附原理提高PM2.5吸附效率的同时，阻力比传统玻纤过滤材料的更低，噪音更小，寿命更长，项目研制的技术含量相当高； n 本项目开发的技术也可以用于工业领域，技术应用范围广。

高温 TiAl 金属间化合物多孔材料，解决了普通金属多孔材料高温抗氧化、抗酸碱腐蚀性能差，陶瓷多孔材料难以焊接组件化和强度较差等难点，提高了多孔材料的使用性能、扩展了服役环境。本成果涉及反应烧结法制备高性能高温TiAl 合金多孔材料的新技术和多孔材料孔隙形成机理。制备的 TiAl 多孔材料可应用于环保、化工、石油、冶金、矿山、食品、医药及生物等领域作为过滤、分离、隔热、生物骨架及催化剂载体等，对于废气废液净化回收、节能环保等具有重大意义。

高温 TiAl 金属间化合物多孔材料，解决了普通金属多孔材料高温抗氧化、抗酸碱腐蚀性能差，陶瓷多孔材料难以焊接组件化和强度较差等难点，提高了多孔材料的使用性能、扩展了服役环境。本成果涉及反应烧结法制备高性能高温TiAl 合金多孔材料的新技术和多孔材料孔隙形成机理。制备的 TiAl 多孔材料可应用于环保、化工、石油、冶金、矿山、食品、医药及生物等领域作为过滤、分离、隔热、生物骨架及催化剂载体等，对于废气废液净化回收、节能环保等具有重大意义。

本发明提供一种超导磁分离废水处理装置，包括磁种和絮凝剂投放器、混合器和超导磁分离器;所述磁种和絮凝剂投放器用于向混合器投放磁种和絮凝剂;所述混合器接有入水管，用于将所述磁种和絮凝剂与废水充分混合;所述磁分离器的一端与所述混合器通过管道连接，另一端接出水管，所述磁分离器中具有铁素体不锈钢材料制作的过滤装置。本发明预先加入磁种，使本身无磁性的有害物质与磁种充分结合，从而实现超导磁分离净化废水，因此能够广泛应用于工业和生活废水处理。同时，本发明成本低、效率高、耗电量小、可实现无人值守自动运行。

本成果主要针对小城镇污水处理过程开发的，包括预处理一体化模块和 污水处理曝气生物滤池一体化模块两个模块。可分别进行小城镇污水处理，也 可同时使用提高小城镇污水处理效果。相比传统的污水厂处理模式，污水处理一 体化设备集成各个工艺构筑物的功能，工艺流程简单，无需设计、土建施工等环 节、占地少、投资低、运行管理简单，更适合小城镇污水的处理。针对小城镇小水量污水特点，开发了一种小城镇污水预处理一体化设备。 该设备集成旋流沉砂、折板絮凝、两段折流斜板沉淀等多种工艺和功能于一 体。该设备能实现污水中的泥(砂)水分离，并能较好去除污水中非溶解性 CODcr及TP。该设备的开发应用实现了分散式小水量污水处理的高效能、低投资 和模块化，解决小城镇污水处理的难题。设备的抗进水水质冲击能力较强。污水 预处理一体化设备吨水电耗费用仅有0. 007元，投资为215.9元/吨。曝气生物 滤池是今年来收到广泛关注的污水生物处理新技术，具有占地面积省、处理效率 高和运行管理方便等特点，成为处理城镇污水的使用技术之一。因此研发了曝气 生物滤池一体化模块，采用直接按设计流量连续进水的方式启动快捷，管理方 便。本模块主要以去除COD、SS和氨氮为目的，好氧层厚度为1.95m。水力停留 时间9h,气水比9：1为经济曝气量。SS去除率保持在90%左右，可达一级B类标准。 气水比为12： 1时，可有效去除氨氮。该设备可高效去除有机物、悬浮物和氨氮, 也可以通过改变填料高度、气水比、反冲洗水量等，符合低耗、高效、灵活的要 求。

作为一种生态型的生活污水处理方法，蚯蚓生物滤池具有处理成本低廉、运行管理 简便、占地面积小及污水污泥同步资源化的技术特点。处理好的污水完全达到国家《城 镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）相应标准，可直接用于灌溉农田；产 生的蚓粪污泥可作为有机肥还田。该技术资源化程度高、二次污染低、管理要求低、工 程造价及运行费用低、占地面积低，操作管理简便，无异味，无噪音，十分符合农村日 常管理。 

针对目前污水中含磷量偏高，而国家规定的排放标准要求不断提高（GB18918－2002中一级（A）的总磷≤0.5ppm）的现状，研发出全新的、特色分明的“超声耦合电化学催化氧化（混凝）含磷废水综合净化技术”。⑴超声耦合强化了电化学除磷技术；⑵将有机磷矿化为无机磷；⑶对有机污染物有一定程度的降解作用；⑷能部分分解水体中的氨氮；⑸可杀灭如大肠杆菌等微生物。 技术设备的特点：①处理速度快（废水流程约10分钟）；②处理效率高（总磷去除率大于95%）；③污染物去除范围广（可降解有机污染物、微生物

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 近十几年来，随着污水厂一级A排放标准的提标改造工作的快速推进，有效削减了全国范围内有机物、氮源及磷源的排放，有效缓解了水生态环境的压力，在一定程度上控制了黑臭水体及富营养问题的发生。然而全国范围内的水污染问题是分布不均的，部分流域存在环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重环境污染问题，2015年环保部针对生态环境脆弱等敏感水体提出更为严格的特别排放限值。随后北京、河南、天津、安徽、江苏和浙江等省市相继发布了新的地方排放标准，各地出台的高标排放限值在污水处理厂掀起了新一轮的提标改造工作。

本成果可对碳纤维进行改性处理，可大大提高污水处理效率。