纳米磁性液体（magnetic fluid，简称MF）是一种将纳米尺寸的Fe3O4磁性粒子分散在液态基础液中构成的一种新型液体磁性材料，它既具有普通磁性材料的磁性，又具有一般液体的流动性，被广泛应用于航空航天器和其它工业领域的各种设备中。用纳米磁性液体开发的旋转轴密封轴承，可实现自润滑、高转速（10000r/min以上）、无磨损、零泄漏、长寿命的极佳效果，大大提高了设备工作的可靠性和使用寿命。 我单位利用应用化学方面的专业优势，从上世纪八十年代就开始了磁性液体的研究，现已研制出了具有多种型号，性能优异的纳米磁性液体（见下表），其中BH-2、BH-3在旋转轴动密封的实际应用中取得了良好的效果。

纳米乳液是液滴直径为纳米级的乳液，当纳米乳液粒径小于100 nm时，外观通常为透明或半透明的液体，能够在相对较长的时间内不发生分层，广泛应用于药物、化妆品、食品等领域。纳米乳液是热力学不稳定体系，不能自发形成，因此在纳米乳液的制备过程中需要能量的输入。根据输入能量的强度，可以分为高能乳化法和低能乳化法两类。高能乳化法是指用高速搅拌、高压均质或超声等方法提供大量的能量，通过拉伸和碰撞使大液滴破裂成小液滴，从而形成纳米乳液。低能乳化法是利用体系组分释放的化学能制备纳米乳液的方法，包括在固定温度下改变组

微生物燃料电池（MFCs）是利用微生物的新陈代谢氧化化学物质并释放电子，把化学能转化为电能的一种电化学装置。MFCs由于具有去污和产电双重功能，是一种“绿色”能源。其最具潜能的应用是污水处理，即利用微生物分解污水中的有机物，并将转化为可用的电能。且整处理过程不用曝气，可节省大量的耗能。目前，微生物燃料电池的发展和应用中最大的障碍是材料的成本和性能。 本研究利用低成本的天然木质纤维素为原料，采用直接碳化的方法来制备三维大孔碳材料作为微生物燃料电池的阳极材料，并取得突破性进展，。 相关系列研究结果2012年分别发表在Journal Material Chemistry, ChemSusChem 以及Energy & Environmental Science等国际权威杂志上。特别地，基于天然纤维制备的波纹层状三维碳阳极，阳极电流密度提高了10倍，达到了200 A m-2，该结果2012年已发表在能源环境领域顶级杂志Energy & Environmental Science上，影响因子9.61. 该研究成果制备的材料成本低，性能优异。该研究成果结合我们的阴极氧气还原催化剂的研究成果，以及后续的隔膜研究成果，将可微生物燃料电池的在污水处理中的规模化应用。

预处理是木质纤维素生物炼制过程的前提条件。但预处理过程中产生的多种化合物，包括 呋喃类、有机酸类和酚类物质对后续的酶解和微生物发酵都将产生严重的抑制作用。因此，必 须脱除这些抑制物，才能保证后续生物炼制过程的正常进行。目前，水洗和过碱化调节是两种 最为常用和有效的脱毒方法，但存在着新鲜水耗大、废水排放严重、可发酵性糖损失严重等缺 点，导致了脱毒技术与木质纤维素生物炼制产业化的脱节。 本项目的木质纤维素来源抑制物的生物脱毒技术采用华东理工大学研发的固态生物脱毒 技术。该技术主要使用新型的螺带搅拌式预处理反应器，利用具有自主知识产权的树脂枝孢霉 Amorphotheca resinae ZN1对预处理后的木质纤维素原料进行固态发酵，可以在1天内完全降解 预处理过程中产生的呋喃类、有机酸类和酚类等对后续酶解和微生物发酵有害的化合物；生物 脱毒过程是一个无水耗和低能耗的过程，实现了从“干预处理物料到干脱毒物料”的一个干式 过程，为后续的高固体含量生物转化过程提供了高质量的原料。本技术的实施将大大促进木质 纤维素生物炼制技术的产业化。

完成人简介：申烨华教授一直从事资源化学、化学生物学与分析化学的教学和科研工作。主要研究方向为资源化学与蛋白质化学，研究课题包括以沙生木本油料植物长柄扁桃为核心从事沙生植物产业化开发研究、以自主开发的新型生物柴油固体催化剂为技术核心开发生物柴油新技术、以重组蛋白的表达纯化复性及结构解析为技术核心从事基质金属蛋白酶抑制剂与抗癌机理研究。获陕西省科技进步一等奖和三等奖各一项。申请专利17项，获国家授权发明专利14项（第一发明人9项），转让专利1项。陕西省科技厅鉴定科研成果3项，关于长柄扁桃食用油和蛋白粉的研究为国际首创，三项成果的技术均达到国内领先水平。发表研究论文80余篇，其中SCI收录30余篇。 成果内容：生物柴油生产新工艺，适用于动植物油脂、餐饮废弃油和酸化油等原料，技术核心是拥有两种新型催化剂，酯化阶段用有机酸代替常用的硫酸催化剂，酯交换阶段用固体催化剂代替常用的氢氧化钠催化剂，通过“常压酯化、酯交换”等工艺，生产合格的生物柴油、生物重油、生物轻油、工业甘油等四种产品。该项技术入选国家发改委颁布的“十三五低碳技术”。 成果优势及用途：针对中国生物柴油原料的特性，最先进的生产工艺是酯化酯交换蒸馏生产生物柴油。经过多年的生产总结，研究团队在优化酯化与酯交换两种催化剂，以及改造工艺和设备的基础上，研究出“常压酯化、酯交换、脱醇、水洗、干燥、减压蒸馏”生产合格生物柴油的工艺。此套新工艺从设备投资、物料消耗、能耗、产品品质及环保配套等多方面达到国内及国际领先水平。 技术特点：（1）生物柴油产品收率高。收率≥92%，平均水平是87%；（2）消耗低。综合能耗≤200kg标煤/吨产品，目前的平均水平300kg标煤/吨产品。甲醇消耗≤130kg /吨产品，目前的平均水平≥150kg /吨产品；（3）无新增污染物。无酸渣产生，用硫酸作催化剂会生成大量的酸渣；（4）投资低。以相同原料5万吨/年生产装置比较，该装置投资为3500万元人民币；中压水解工艺为6500万元人民币；酯交换工艺4300万元人民币；（5）产品质量优异。产品可达欧盟5标准的质量要求。 投资预算：总投资约5000～6000万元，其中固定资产4200～4500万元，流动资产1500～1800万元。 成果知识产权情况：授权国家发明专利7项、授权国家实用新型专利2项、科研成果鉴定1项。 

丁二酸是重大的碳四平台化合物，目前石化法生产污染大，成本高，严重抑制了其应用发展规模。利用可再生资源厌氧发酵制备丁二酸具有反应条件温和、污染小、原子经济性高的特点，且可有效地实现温室气体CO2的循环利用，是高效的绿色生产技术。在“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划）支持下，南京工业大学依托国家生化工程技术研究中心和江苏省工业生物技术重点实验室，在箘株选育、厌氧发酵工程、有机酸分离纯化等关键技术研究中取得了重大突破，丁二酸发酵浓度达到70g/L，质量收率达到70%，生产强度达到2.0g/(L•h)，提取收率达到85%，产品纯度达到聚合级的要求。目前生物法制备丁二酸的工艺成本低于石化法，具有了一定的竞争优势，研究水平处于国际先进、国内领先。与常茂生物化学工程股份有限公司合作，实现了丁二酸1000L发酵规模的中试生产，并正在建设500吨/年的生产线，为生物法制备丁二酸的产业化奠定了基础。与中石化北京化工研究院联合开发生物基PBS类聚酯的合成技术。研究表明，生物法制备丁二酸可直接达到聚合级要求，制备所得PBS类聚酯产品具有良好的生物可降解性。合作成果的应用对于加速PBS材料的应用与推广具有非常重要的意义。

项目成果/简介:完成人简介：申烨华教授一直从事资源化学、化学生物学与分析化学的教学和科研工作。主要研究方向为资源化学与蛋白质化学，研究课题包括以沙生木本油料植物长柄扁桃为核心从事沙生植物产业化开发研究、以自主开发的新型生物柴油固体催化剂为技术核心开发生物柴油新技术、以重组蛋白的表达纯化复性及结构解析为技术核心从事基质金属蛋白酶抑制剂与抗癌机理研究。获陕西省科技进步一等奖

丁二酸（又名琥珀酸），开发生物合成丁二酸的方法具有非常重要的意义。利用可再生资源（其来源广泛且价格低廉，如玉米、废乳清、工业生产废料等）厌氧发酵制备丁二酸具有反应条件温和、污染小、原子经济性高的特点，且可有效地实现温室气体CO2的循环利用，是高效的绿色生产技术。 在国家863计划支持下，项目组依托国家生化工程技术研究中心和江苏省工业生物技术重点实验室，在箘株选育、厌氧发酵工程、有机酸分离纯化等关键技术研究中取得了重大突破，丁二酸发酵浓度达到70g/L，质量收率达

成果与项目的背景及主要用途： 本项目的出发点是将我国大量的生物质及城市有机废物资源（如农作物废弃物、林业废弃物、城市垃圾中丰富的有机物、造纸造浆中的废物、酒精生产厂的废液废渣、动物粪便、食品加工中的废弃物、家庭中有机垃圾、草类废弃物，产量约每年 30 亿吨）高效转化为清洁的电力。我国当前的生物质及城市有机废物资源没有得到合理的利用。 利用生物质作为能源，不仅有助于我国长期的能源供给问题的解决，更重要的是可改善环境质量。本项目技术路线所排放污染物如二氧化碳、硫化物、粉尘粒子的浓度大大低于现有的燃煤发电厂。此外，高效、清洁的气化发电技术可以克服现有的城市垃圾处理处置方式的缺点。与现有垃圾焚烧炉技术相比，本项目的技术路线具有以下优点： 1）发电效率高； 2）炭转化率高、能量利用率高； 3）排放的二次污染物少； 4）初投资和远行费用低。 本项目的目的是有效地利用生物质及城市有机废物，通过流化床气化的方式将其转变为电力。确保生产电力的成本可以与现有的燃煤电厂竞争，同时确保生天津大学科技成果选编产过程符合环境友好性要求，没有明显的二次污染。 技术简介： （1）低焦油生物质气化发电技术。低焦油控制技术：<10mg/Nm3。生物燃气品质提升技术:热值>6MJ/Nm3。多原料生物质气化技术已处于中试阶段，采用农村秸秆等剩余物进行气化制备生物燃气，满足农村 500 户居民供暖、炊事，剩余燃气发电并网，用于照明等。利用农林废弃物进行集中供气、供暖、发电，使用玉米芯、棉花秸秆、麦秸为原料，年处理量为 5200 余吨，产气量 15000m3/天，气柜出口气体的焦油含量为 8-10mg/Nm3,燃气热值为 5200-6000KJ/Nm3，气化炉气化效率 72-75%，该技术焦油含量低，后续净化工艺简单，焦油废水排放少，对环境污染小。 （2）生物质快速热解制备生物油技术，包括生物质选择性催化热解工艺优化；生物油精制改质的技术工艺路线；车用替代液体燃料的技术开发；千吨级工艺包的研发与示范。生物柴油制备技术，规模化高效清洁生物柴油技术 适应多种原料包括地沟油、粮油加工下脚料与动物植物等，体现出高效清洁优势，具备规模化连续化运行能力。 （3）新型生物柴油制备技术，研究顺磁性整体细胞催化工艺，兼顾环境与成本优势，试图突破化学法与固定化酶法的局限性，生物柴油原料拓展与加工工艺集成，藻类能源植物、耐高盐碱能源植物选育栽培；热化学热解气化与生物发酵耦合工艺，实现全组分综合利用。 技术水平及专利与获奖情况： 本技术水平处于国内领先水平，在国际上也是先进的。目前正在申报发明专利 2 项。 应用前景分析及效益预测： 本项目的市场前景很大。以天津市为例，天津市每年约有 600 万吨生物质资源，可发出功率为 90-100 万千瓦的电。若考虑大量种植能源作物，则可以发出更多的电，而且随着发电规模的扩大，可以显著降低成本。如果单座发电厂的规模在 2000-4000kW，该发电成本与燃煤电厂相当。为天津市大量的生物质废物找到一条合理的利用途径，同时解决了因城市有机垃圾堆置而带来的环境污染问题。以 2000 千瓦的发电能力为例，投资回收期为 2.2 年，年盈利为 220 万左右。 应用领域： 现有的发电厂、热电厂、农场、乡镇、农林产品加工厂、城市生活垃圾处理站。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 需要稳定的生物质或生活垃圾原料供应（年需要量为 22000 吨左右）；设备相对比较简单，但需要由相关的厂家定制生厂；厂房面积约为 15000－20000 平方米；投资规模在 700 万左右。 合作方式及条件：技术一次购买，技术入股，合作投资入股均可。