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本課題是運(yùn)用控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立了一個(gè)良好的研究開發(fā)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使高校的科學(xué)研究能上一個(gè)新臺(tái)階。為提高研究生（包括碩士、博士生）的創(chuàng)新能力，提供了實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

1.高管1名，有化工染料生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)或擔(dān)任過化工企業(yè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 2.化工生產(chǎn)中層干部5名，本科及以上學(xué)歷，40歲以下，從事化工行業(yè)最少3年以上時(shí)間 3.化工（含機(jī)械）設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)人員5名，從事化工行業(yè)至少2年以上時(shí)間 4.技術(shù)員20名，大專及以上應(yīng)屆畢業(yè)生

團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事納米材料及納米結(jié)構(gòu)研究，在長(zhǎng)期納米結(jié)構(gòu)的制備及性能研究基礎(chǔ)上，與我國(guó)XX工程結(jié)合，開展高功率固體激光裝置運(yùn)行環(huán)境污染檢測(cè)方法研究，基于各種納米結(jié)構(gòu)制作的聲表面波傳感器檢測(cè)靈敏度高達(dá)pg/mm2（10 12g/mm2）量級(jí)，實(shí)現(xiàn)了高精密測(cè)試，并且針對(duì)裝置運(yùn)行環(huán)境中不同有機(jī)污染物的復(fù)雜情況，實(shí)現(xiàn)了高選擇性、高靈敏度測(cè)量，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。已通過在線測(cè)試并在XX工程中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)訂貨。 同時(shí)在高靈敏度聲表面波傳感器的研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)在聲表面波傳感器的敏感芯片區(qū)建立了不同的敏感薄膜，如氧化硅薄膜、氧化鋅薄膜、SiO2/ZnO復(fù)合薄膜，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境污染氣體的高靈敏度響應(yīng)，特別是在聲表面波傳感器芯片上建立了三維納米結(jié)構(gòu)敏感材料，同時(shí)對(duì)其化學(xué)修飾，以實(shí)現(xiàn)化學(xué)、生物毒劑的高靈敏度監(jiān)測(cè)，目前正在和中電集團(tuán)進(jìn)行相關(guān)的聯(lián)合工作。 該傳感器可用于定量檢測(cè)/監(jiān)測(cè)各種真空、實(shí)驗(yàn)室、大氣環(huán)境中的微量有機(jī)污染物、化學(xué)毒劑和生物毒劑。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:本服務(wù)體系主要依托 SPARROW 模型，它是一款由美國(guó)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的非線性流域污染物評(píng)估模型，其介于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)模型與機(jī)理模型之間，用于估計(jì)流域地表水體中污染物負(fù)荷與污染源之間的關(guān)系。是美國(guó) TMDL 計(jì)劃推薦流域模型方法之一。 原始 SPARROW 模型基于 SAS（統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)）平臺(tái)運(yùn)行，使用 IML 語(yǔ)言編寫，其嵌套的統(tǒng)計(jì)模塊可以輕松調(diào)用非線性加權(quán)最小二乘法（NWLS）進(jìn)行方程的求解，完成所需參數(shù)的估計(jì)，雖然SPARROW 本身可以免費(fèi)使用，但是 SAS 平臺(tái)購(gòu)買費(fèi)用不菲，為此我們基于 SPARROW 模型的原理，使用 FORTRAN 語(yǔ)言開發(fā)了面向我國(guó)特點(diǎn)的具有空間響應(yīng)特性的水環(huán)境管理模型，簡(jiǎn)化了原SPARROW 模型中不適用于中國(guó)的模塊，并增加 jackknife 不確定性分析模塊，按照中國(guó)水環(huán)境管理需求補(bǔ)充可能實(shí)現(xiàn)的模塊，優(yōu)化模型功能，改善人機(jī)交互形式，使數(shù)據(jù)輸入及模型運(yùn)行更加方便易學(xué)并符合中國(guó)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。利用 ArcGIS 生成河網(wǎng)、劃分子流域等，提取與整合必要的與流域河流屬性相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)，并利用該平臺(tái)將模擬結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá)。應(yīng)用范圍:模型已應(yīng)用于東北松花江流域、黃山新安江流域，成功完成對(duì)這些地區(qū) N、P、COD 等污染負(fù)荷的空間解析，并設(shè)置敏感斷面（松花江流域的同江斷面，新安江流域的跨省斷面--街口斷面）進(jìn)行溯源分析，能夠?yàn)榱饔颍▍^(qū)域）水環(huán)境管理決策的制定與實(shí)施提供技術(shù)支持。效益分析:（1）污染源空間解析：進(jìn)行各子流域污染源組成比例分布預(yù)測(cè)以及各子流域的污染來源追溯等，由于監(jiān)測(cè)站點(diǎn)只能評(píng)價(jià)靜態(tài)的理化指標(biāo)，SPARROW 模型則綜合考慮流域內(nèi)的地質(zhì)地貌、氣象要素等，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)追溯污染來源，分析來自不同污染源的污染量和比例，有針對(duì)性地對(duì)水質(zhì)進(jìn)行控制和管理，找出污染貢獻(xiàn)最大的區(qū)域加以治理，實(shí)現(xiàn)投入產(chǎn)出的效益最大化； （2）面向水質(zhì)達(dá)標(biāo)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空間布局優(yōu)化與設(shè)計(jì)：利用有限水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)過去一段時(shí)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)外推流域內(nèi)其他未監(jiān)測(cè)河段 的水質(zhì)情況，有效解決布設(shè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)成本高、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)位數(shù)量少、代表性差的問題，通過對(duì)流域整體水質(zhì)狀況的預(yù)測(cè)分析，找出水質(zhì)較差河段，進(jìn)而有效優(yōu)化監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的空間設(shè)置，為水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)提供支持。 （3）面向敏感區(qū)（達(dá)標(biāo)斷面）的削減措施優(yōu)化：例如海岸帶、湖庫(kù)、飲用水取水區(qū)、達(dá)標(biāo)考核斷面等，作為考核或評(píng)估斷面進(jìn)行污染物傳輸分析，分析上游各子流域?qū)ζ湮廴矩暙I(xiàn)大小，甄別污染貢獻(xiàn)最大的區(qū)域，優(yōu)化管理措施的設(shè)置。

本服務(wù)體系主要依托 SPARROW 模型，它是一款由美國(guó)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的非線性流域污染物評(píng)估模型，其介于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)模型與機(jī)理模型之間，用于估計(jì)流域地表水體中污染物負(fù)荷與污染源之間的關(guān)系。是美國(guó) TMDL 計(jì)劃推薦流域模型方法之一。 原始 SPARROW 模型基于 SAS（統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)）平臺(tái)運(yùn)行，使用 IML 語(yǔ)言編寫，其嵌套的統(tǒng)計(jì)模塊可以輕松調(diào)用非線性加權(quán)最小二乘法（NWLS）進(jìn)行方程的求解，完成所需參數(shù)的估計(jì)，雖然SPARROW 本身可以免費(fèi)使用，但是 SAS 平臺(tái)購(gòu)買費(fèi)用不菲，為此我們基于 SPARROW 模型的原理，使用 FORTRAN 語(yǔ)言開發(fā)了面向我國(guó)特點(diǎn)的具有空間響應(yīng)特性的水環(huán)境管理模型，簡(jiǎn)化了原SPARROW 模型中不適用于中國(guó)的模塊，并增加 jackknife 不確定性分析模塊，按照中國(guó)水環(huán)境管理需求補(bǔ)充可能實(shí)現(xiàn)的模塊，優(yōu)化模型功能，改善人機(jī)交互形式，使數(shù)據(jù)輸入及模型運(yùn)行更加方便易學(xué)并符合中國(guó)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。利用 ArcGIS 生成河網(wǎng)、劃分子流域等，提取與整合必要的與流域河流屬性相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)，并利用該平臺(tái)將模擬結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá)。

本項(xiàng)目包括三大核心技術(shù)： 1、強(qiáng)制冷凝 VOCs 廢氣處理設(shè)備，創(chuàng)造性地將強(qiáng)制換熱技術(shù)改造后應(yīng)用于 VOCs 強(qiáng)制冷凝處理工藝中，針對(duì)高濃度有機(jī)廢氣，回收經(jīng)冷凝的 VOCs 物質(zhì)，同時(shí)回收廢氣中的溫度生產(chǎn)熱水。設(shè)備內(nèi)表面均采用實(shí)驗(yàn)室自行研發(fā)的特殊拒油涂層處理，以防止有機(jī)物質(zhì)對(duì)冷凝器的污染，提高冷凝裝置穩(wěn)定運(yùn)行效率并降低設(shè)備維護(hù)成本。 2、開發(fā)的光催化氧化劑和附著技術(shù) 克服納米光催化劑易團(tuán)聚、易流失的弊端，開發(fā)出新型快速的光催化劑負(fù)載技術(shù)，能夠大大推進(jìn)光催化劑在廢水、廢氣中的實(shí)際應(yīng)用，負(fù)載材料廉價(jià)易得，加工方便，壽命長(zhǎng)，具有巨大的比表面積，能夠在吸附 VOCs 物質(zhì)的同時(shí)，直接發(fā)生光催化反應(yīng)，將 VOCs 物質(zhì)完全礦化。 3、開發(fā)的高效苯吸收液及分層技術(shù) 采用特殊吸收液配方制備能夠分層的高效苯吸收液，能夠有效地 吸收廢氣中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物質(zhì)，凈化 VOCs 廢氣。吸收的 VOCs 物質(zhì)能夠靜置分層，從而能夠更快速地富集，方便下一步的回收分離，吸收液可以重復(fù)使用。 三大技術(shù)可以互相結(jié)合為工藝組合，在高濃度有機(jī)廢氣的凈化與有價(jià)值物質(zhì)的回收、油煙凈化、企業(yè) VOCs 治理等方面具有廣闊地應(yīng)用前景。已成功解決了河北省三家企業(yè)的 VOCs 處理與排放問題。

團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事納米材料及納米結(jié)構(gòu)研究，在長(zhǎng)期納米結(jié)構(gòu)的制備及性能研究基礎(chǔ)上，與我國(guó)XX工程結(jié)合，開展高功率固體激光裝置運(yùn)行環(huán)境污染檢測(cè)方法研究，基于各種納米結(jié)構(gòu)制作的聲表面波傳感器檢測(cè)靈敏度高達(dá)pg/mm2（10?12g/mm2）量級(jí)，實(shí)現(xiàn)了高精密測(cè)試，并且針對(duì)裝置運(yùn)行環(huán)境中不同有機(jī)污染物的復(fù)雜情況，實(shí)現(xiàn)了高選擇性、高靈敏度測(cè)量，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。已通過在線測(cè)試并在XX工程中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)訂貨。同時(shí)在高靈敏度聲表面波傳感器的研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)在聲表面波傳感器的敏感芯片區(qū)建立了不同的敏感薄膜，如氧化硅薄膜、氧化鋅薄膜、SiO2/ZnO復(fù)合薄膜，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境污染氣體的高靈敏度響應(yīng)，特別是在聲表面波傳感器芯片上建立了三維納米結(jié)構(gòu)敏感材料，同時(shí)對(duì)其化學(xué)修飾，以實(shí)現(xiàn)化學(xué)、生物毒劑的高靈敏度監(jiān)測(cè)，目前正在和中電集團(tuán)進(jìn)行相關(guān)的聯(lián)合工作。

隨著城市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在各地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和城市布局調(diào)整中出現(xiàn)了許多工業(yè)企業(yè)遺留地塊的重金屬 污染問題。有一些廠區(qū)由于土壤污染比較嚴(yán)重，在土地的重新利用上存在著很多爭(zhēng)議，有的廢棄廠區(qū)閑置 至今。嚴(yán)重的土壤污染已經(jīng)成為制約城市地區(qū)土地可持續(xù)開發(fā)利用的主要因素。城市污染土地的處理一般 要求時(shí)間較短，而土壤淋洗技術(shù)是利用淋洗液將重金屬?gòu)耐寥乐兄脫Q出來的技術(shù)，正以其廣泛的適應(yīng)性和 快速性而被廣泛地在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究并且應(yīng)用于野外實(shí)際治理中。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:本項(xiàng)目包括三大核心技術(shù)： 1、強(qiáng)制冷凝 VOCs 廢氣處理設(shè)備，創(chuàng)造性地將強(qiáng)制換熱技術(shù)改造后應(yīng)用于 VOCs 強(qiáng)制冷凝處理工藝中，針對(duì)高濃度有機(jī)廢氣，回收經(jīng)冷凝的 VOCs 物質(zhì)，同時(shí)回收廢氣中的溫度生產(chǎn)熱水。設(shè)備內(nèi)表面均采用實(shí)驗(yàn)室自行研發(fā)的特殊拒油涂層處理，以防止有機(jī)物質(zhì)對(duì)冷凝器的污染，提高冷凝裝置穩(wěn)定運(yùn)行效率并降低設(shè)備維護(hù)成本。 2、開發(fā)的光催化氧化劑和附著技術(shù) 克服納米光催化劑易團(tuán)聚、易流失的弊端，開發(fā)出新型快速的光催化劑負(fù)載技術(shù)，能夠大大推進(jìn)光催化劑在廢水、廢氣中的實(shí)際應(yīng)用，負(fù)載材料廉價(jià)易得，加工方便，壽命長(zhǎng)，具有巨大的比表面積，能夠在吸附 VOCs 物質(zhì)的同時(shí)，直接發(fā)生光催化反應(yīng)，將 VOCs 物質(zhì)完全礦化。 3、開發(fā)的高效苯吸收液及分層技術(shù) 采用特殊吸收液配方制備能夠分層的高效苯吸收液，能夠有效地 吸收廢氣中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物質(zhì)，凈化 VOCs 廢氣。吸收的 VOCs 物質(zhì)能夠靜置分層，從而能夠更快速地富集，方便下一步的回收分離，吸收液可以重復(fù)使用。 三大技術(shù)可以互相結(jié)合為工藝組合，在高濃度有機(jī)廢氣的凈化與有價(jià)值物質(zhì)的回收、油煙凈化、企業(yè) VOCs 治理等方面具有廣闊地應(yīng)用前景。已成功解決了河北省三家企業(yè)的 VOCs 處理與排放問題。應(yīng)用范圍:VOCs 治理工況復(fù)雜、技術(shù)路線眾多也決定了這一行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)：市場(chǎng)分散，需求多樣化，企業(yè)要想把規(guī)模做大很困難。正因?yàn)槭袌?chǎng)分散，VOCs 治理行業(yè)要壟斷也不容易，市場(chǎng)完全開放，各家企業(yè)憑借自身的技術(shù)、策略來獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這個(gè)市場(chǎng)在未來幾年將以30%的速度增長(zhǎng)。 VOCs 污染治理正在起步，有望撬動(dòng)近 700 億產(chǎn)值。目前，國(guó)內(nèi)VOCs 污染平均治理成本約 500-600 萬元，按每座工業(yè)園 5 家企業(yè)參 102與治理，省均 150 個(gè)工業(yè)園區(qū)，全國(guó) 20 個(gè)省保守估算，市場(chǎng)空間將達(dá)到 625~750 億元。未來，隨國(guó)內(nèi) VOCs 排放標(biāo)準(zhǔn)有望提高，VOCs治理投資有望進(jìn)一步增加。 投資估計(jì)：投資 500 萬元， 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益：利潤(rùn)率 20-30%，經(jīng)濟(jì)效益顯著，污染物減排效果顯著。效益分析:自 2005 年企業(yè)進(jìn)行 VOCs 產(chǎn)生全過程分析，積累了大量第一手資料， 2013 年于宏兵承擔(dān)了環(huán)保部大氣污染治理應(yīng)急項(xiàng)目 VOCs 污染控制欲核算方法研究項(xiàng)目，對(duì)工業(yè)企業(yè) VOCs 排放特征、排放量核算技術(shù)方法和 VOCs 處理技術(shù)績(jī)效進(jìn)行評(píng)估，建立了天津的 VOCs污染控制體系。在 VOCs 污染前端預(yù)防、后端治理技術(shù)研究中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 南開大學(xué)清潔生產(chǎn)研究中心以南開大學(xué)科研平臺(tái)為依托，自身?yè)碛?XRD、同步熱重分析儀、便攜式氣相色譜儀、液相色譜儀等大中型儀器共計(jì) 25 臺(tái)，價(jià)值合計(jì) 300 余萬元，擁有非常雄厚的技術(shù)力量支撐科研工作。