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電子束水處理與膜技術對比

發布時間:2025-04-11 13:35:21

㈠ 目前用於環境水處理領域的光催化劑主要種類有哪些

目前用於環境水處理領域的光催化劑主要種類有哪些

目前用於環境水處理領域的光催化劑主要種類有哪些
深度處理常見的方法有以下幾種。
1.1 活性炭吸附法與離子交換
活性炭是一種多孔性物質,而且易於自動控制,對水量、水質、水溫變化適應性強,因此活性炭吸附法是一種具有廣闊應用前景的污水深度處理技術。活性炭對分子量在派改500~3 000的有機物有十分明顯的去除效果,去除率一般為70%~86.7%[1],可經濟有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產物、氯化有機物、農葯、放射性有機物等。
常用的活性炭主要有粉末活性炭(PAC)、顆粒活性炭(GAC)和生物活性碳(BAC)三大類。近年來,國外對PAC的研究較多,已經深入到對各種具體污染物的吸附能力的研究。淄博市引黃供水有限公司根據水肢肆污染的程度,在水處理系統中,投加粉末活性炭去除水中的COD,過濾後水的色度能降底1~2度;臭味降低到0度[2]。GAC在國外水處理中應用較多,處理效果也較穩定,美國環保署(USEPA)飲用水標準的64項有機物指標中,有51項將GAC列為最有效技術[3]。
GAC處理工藝的缺點是基建和執行費用較高,且容易產生亞硝酸鹽等致癌物,突發性污染適應性差。如何進一步降低基建投資和執行費用,降低活性炭再生成本將成為今後的研究重點。BAC可以發揮生化和物化處理的協同作用,從而延長活性炭的工作周期,大大提高處理效率,改善出水水質。不足之處在於活性炭微孔極易被阻塞、進水水質的pH 適用范圍窄、抗沖擊負荷差等。目前,歐洲應用BAC技術的水廠已發展到70個以上,應用最廣泛的是對水進行深度處理[4]。撫順石化分公司石油三廠採用BAC技術,既節省了新鮮水的補充量,減少污水排放量,減輕水體污染,降低生產成塵飢判本,還體現了經濟效益和社會效益的統一[5]。今後的研究重點是降低投資成本和增加各種預處理措施與BAC聯用,提高處理效果。
1.2 膜分離法
膜分離技術是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術[6,7]。它的最大特點是分離過程中不伴隨有相的變化,僅靠一定的壓力作為驅動力就能獲得很高的分離效果,是一種非常節省能源的分離技術。
微濾可以除去細菌、病毒和寄生生物等,還可以降低水中的磷酸鹽含量。天津開發區污水處理廠採用微濾膜對SBR二級出水進行深度處理, 滿足了景觀、沖洗路面和沖廁等市政雜用和生活雜用的需求[8]。
超濾用於去除大分子,對二級出水的COD和BOD去除率大於50%。北京市高碑店污水處理廠採用超濾法對二級出水進行深度處理,產水水質達到生活雜用水標准,回用污水用於洗車,每年可節約用水4 700 m3[9]。
反滲透用於降低礦化度和去除總溶解固體,對二級出水的脫鹽率達到90%以上,COD和BOD的去除率在85%左右,細菌去除率90%以上[10]。緬甸某電廠採用反滲透膜和電除鹽聯用技術,用於鍋爐補給水。經反滲透處理的水,能去除絕大部分的無機鹽、有機物和微生物[11]。
納濾介於反滲透和超濾之間,其操作壓力通常為0.5~1.0 MPa,納濾膜的一個顯著特點是具有離子選擇性,它對二價離子的去除率高達95%以上,一價離子的去除率較低,為40%~80%[12]。潘巧明等人採用膜生物反應器-納濾膜整合技術處理糖蜜制酒精廢水取得了較好結果,出水COD小於100 mg/L,廢水回用率大於80%[13]。
我國的膜技術在深度處理領域的應用與世界先進水平尚有較大差距。今後的研究重點是開發、製造高強度、長壽命、抗污染、高通量的膜材料,著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關鍵問題。
1.3 高階氧化法
工業生產中排放的高濃度有機污染物和有毒有害污染物,種類多、危害大,有些污染物難以生物降解且對生化反應有抑制和毒害作用。而高階氧化法在反應中產生活性極強的自由基(如•OH等),使難降解有機污染物轉變成易降解小分子物質,甚至直接生成CO2和H2O,達到無害化目的。
1.3.1 溼式氧化法
溼式氧化法(WAO)是在高溫(150~350 ℃)、高壓(0.5~20 MPa)下利用O2或空氣作為氧化劑,氧化水中的有機物或無機物,達到去除污染物的目的,其最終產物是CO2和H2O[14]。福建煉油化工有限公司於2002年引進了WAO工藝,徹底解決了鹼渣的後續治理和惡臭污染問題,而且執行成本低,氧化效率高[15]。
1.3.2 溼式催化氧化法
溼式催化氧化法(CWAO)是在傳統的溼式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑使氧化反應能在更溫和的條件下和更短的時間內完成,也因此可減輕裝置腐蝕、降低執行費用[16,17]。目前,建於昆明市的一套連續流動型CWAO工業實驗裝置,已經體現出了較好的經濟性[18]。
溼式催化氧化法的催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復合氧化物3類。目前,考慮經濟性,應用最多的催化劑是過渡金屬氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn等及其鹽類。採用固體催化劑還可避免催化劑的流失、二次污染的產生及資金的浪費。
1.3.3 超臨界水氧化法
超臨界水氧化法把溫度和壓力升高到水的臨界點以上,該狀態的水就稱為超臨界水。在此狀態下水的密度、介電常數、粘度、擴散系數、電導率和溶劑化學效能都不同於普通水。較高的反應溫度(400~600 ℃)和壓力也使反應速率加快,可以在幾秒鍾內對有機物達到很高的破壞效率。
美國德克薩斯州哈靈頓首次大規模應用超臨界水氧化法處理污泥,日處理量達9.8 t。系統執行證明其COD的去除率達到99.9%以上,污泥中的有機成分全部轉化為CO2、H2O以及其他無害物質,且執行成本較低[19]。
1.3.4 光化學催化氧化法
目前研究較多的光化學催化氧化法主要分為Fenton試劑法、類Fenton試劑法和以TiO2為主體的氧化法。
Fenton試劑法由Fenton在20世紀發現,如今作為廢水處理領域中有意義的研究方法重新被重視起來。Fenton試劑依靠H2O2和Fe2+鹽生成•OH,對於廢水處理來說,這種反應物是一個非常有吸引力的氧化體系,因為鐵是很豐富且無毒的元素,而且H2O2也很容易操作,對環境也是安全的[20]。Fenton試劑能夠破壞廢水中諸如苯酚和除草劑等有毒化合物。目前國內對於Fenton試劑用於印染廢水處理方面的研究很多,結果證明Fenton 試劑對於印染廢水的脫色效果非常好。另外,國內外的研究還證明,用Fenton試劑可有效地處理含油、醇、苯系物、硝基苯及酚等物質的廢水。
類Fenton試劑法具有裝置簡單、反應條件溫和、操作方便等優點,在處理有毒有害難生物降解有機廢水中極具應用潛力。該法實際應用的主要問題是處理費用高,只適用於低濃度、少量廢水的處理。將其作為難降解有機廢水的預處理或深度處理方法,再與其他處理方法(如生物法、混凝法等)聯用,則可以更好地降低廢水處理成本、提高處理效率,並拓寬該技術的應用范圍。
光催化法是利用光照某些具有能帶結構的半導體光催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3等誘發強氧化自由基•OH,使許多難以實現的化學反應能在常規條件下進行。銳鈦礦中形成的TiO2具有穩定性高、效能優良和成本低等特徵。在全世界范圍內開展的最新研究是獲得改良的(摻入其他成分)TiO2,改良後的TiO2具有更寬的吸收譜線和更高的量子產生率。
1.3.5 電化學氧化法
電化學氧化又稱電化學燃燒,是環境電化學的一個分支。其基本原理是在電極表面的電催化作用下或在由電場作用而產生的自由基作用下使有機物氧化。除可將有機物徹底氧化為CO2和H2O外,電化學氧化還可作為生物處理的預處理工藝,將非生物相容性的物質經電化學轉化後變為生物相容性物質。這種方法具有能量利用率高,低溫下也可進行;裝置相對較為簡單,操作費用低,易於自動控制;無二次污染等特點。
1.3.6 超聲輻射降解法
超聲輻射降解法主要源於液體在超聲波輻射下產生空化氣泡,它能吸收聲能並在極短時間內崩潰釋放能量,在其周圍極小的空間范圍內產生1 900~5 200 K的高溫和超過50 MPa的高壓。進入空化氣泡的水分子可發生分解反應產生高氧化活性的•OH,誘發有機物降解;此外,在空化氣泡表層的水分子則可以形成超臨界水,有利於化學反應速度的提高。
超聲波對含鹵化物的脫鹵、氧化效果顯著,氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有機物最終的降解產物為HCl、H2O、CO、CO2等。超聲降解對硝基化合物的脫硝基也很有效。新增O3、H2O2、Fenton試劑等氧化劑將進一步增強超聲降解效果。超聲與其他氧化法的組合是目前的研究熱點,如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化學法。目前,超聲輻射降解水體污染物的研究仍處於試驗探索階段。
1.3.7 輻射法
輻射法是利用高能射線(γ、χ射線)和電子束等對化合物的破壞作用所開發的污水輻射凈化法。一般認為輻射技術處理有機廢水的反應機理是由於水在高能輻射的作用下產生•OH、H2O2、•HO2等高活性粒子,再由這些高活性粒子誘發反應,使有害物質降解。
輻射法對有機物的處理效率高、操作簡便。該技術存在的主要難題是用於產生高能粒子的裝置昂貴、技術要求高,而且該法的能耗大、能量利用率較低;此外為避免輻射對人體的危害,還需要特殊的保護措施。更多資料可登入易凈水網檢視。因此該法要投入執行,還需進行大量的研究探索工作。
1.4 臭氧法
臭氧具有極強的氧化性,對許多有機物或官能團發生反應,有效地改善水質。臭氧能氧化分解水中各種雜質所造成的色、嗅,其脫色效果比活性炭好;還能降低出水濁度,起到良好的絮凝作用,提高過濾濾速或者延長過濾周期。目前,由於國內的臭氧發生技術和工藝比較落後,所以執行費用過高,推廣有難度。

光催化劑在污水處理自己中有哪些不足

通俗意義上講觸媒就是催化劑的意思,光觸媒顧名思義就是光催化劑。催化劑是加速化學反應的化學物質,其本身並不參與反應。光催化劑就是在光子的激發下能夠起到催化作用的化學物質的統稱。

光催化劑的種類

1光催化劑的種類:
二氧化鈦(TiO2);氧化鋅(ZnO);氧化錫(SnO2);二氧化鋯(ZrO2);硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導體,其中二氧化鈦(Titanium Dioxide)因其氧化能力強,化學性質穩定無毒,成為世界上最當紅的奈米光觸媒材料。
2光催化劑的發展:在早期,也曾經較多使用硫化鎘(CdS)和氧化鋅(ZnO)作為光觸媒材料,但是由於這兩者的化學性質不穩定,會在光催化的同時發生光溶解,溶出有害的金屬離子具有一定的生物毒性,故發達國家目前已經很少將它們用作為民用光催化材料,部分工業光催化領域還在使用。
3光催化劑二氧化鈦:它是一種半導體,分別具有銳鈦礦(Anatase),金紅石(Rutile)及板鈦礦(Brookite)三種晶體結構,其中只有銳鈦礦結構和金紅石結構具有光催化特性。

光催化劑在廢水處理中有什麼應用

吸附法、厭氧生物處理、組合生物處理等。
化學法:投加氨氮降解劑

光催化劑 哪些

通俗意義上講觸媒就是催化劑的意思,光觸媒顧名思義就是光催化劑。催化劑是加速化學反應的化學物質,其本身並不參與反應。光催化劑就是在光子的激發下能夠起到催化作用的化學物質的統稱。
光催化技術是在20世紀70年代誕生的基礎奈米技術,在中國大陸我們會用光觸媒這個通俗詞來稱呼光催化劑。典型的天然光催化劑就是我們常見的葉綠素,在植物的光合作用中促進空氣中的二氧化碳和水合成為氧氣和碳水化合物。總的來說奈米光觸媒技術是一種奈米仿生技術,用於環境凈化,自清潔材料,先進新能源,癌症醫療,高效率抗菌等多個前沿領域。
世界上能作為光觸媒的材料眾多,包括二氧化鈦(TiO2),氧化鋅(ZnO),氧化錫(SnO2),二氧化鋯(ZrO2),硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導體,其中二氧化鈦(Titanium Dioxide)因其氧化能力強,化學性質穩定無毒,成為世界上最當紅的奈米光觸媒材料。在早期,也曾經較多使用硫化鎘(CdS)和氧化鋅(ZnO)作為光觸媒材料,但是由於這兩者的化學性質不穩定,會在光催化的同時發生光溶解,溶出有害的金屬離子具有一定的生物毒性,故發達國家目前已經很少將它們用作為民用光催化材料,部分工業光催化領域還在使用。
二氧化鈦是一種半導體,分別具有銳鈦礦(Anatase),金紅石(Rutile)及板鈦礦(Brookite)三種晶體結構,其中只有銳鈦礦結構和金紅石結構具有光催化特性。
二氧化鈦是氧化物半導體的一種,是世界上產量非常大的一種基礎化工原料,普通的二氧化鈦一般稱為體相半導體以與奈米二氧化鈦相區分。具有Anatase或者Rutile結構的二氧化鈦在具有一定能量的光子激發下[光子激發原理參考光觸媒反應原理]能使分子軌道中的電子離開價帶(Valence band)躍遷至導帶(conction band)。從而在材料價帶形成光生空穴[Hole+],在導帶形成光生電子[e-],在體相二氧化鈦中由於二氧化鈦顆粒很大,光生電子在到達導帶開始向顆粒表面活動的過程中很容易與光生空穴復合,從而從巨集觀上我們無法觀察到光子激發的效果。但是奈米的二氧化鈦顆粒由於尺寸很小,所以電子比較容易擴散到晶體表面,導致原本不帶電的晶體表面的2個不同部分出現了極性相反的2個微區-光生電子和光生空穴。由於光生電子和光生空穴都有很強的能量,遠遠高出一般有機污染物的分子鏈的強度,所以可以輕易將有機污染物分解成最原始的狀態。同時光生空穴還能與空氣中的水分子形成反應,產生氫氧自由基亦可分解有機污染物並且殺滅細菌病毒。這種在一個區域內2個微區截然相反的性質並且共同達到效果的過程是奈米技術典型的應用,一般稱之為二元論。該反應微區稱之為二元協同介面。
從上面介紹我們可以看到,二氧化鈦的光催化反應過程,很大程度依靠第一步的光子激發,所以有足夠激發二氧化鈦的光子,才能提供足夠的能量,我們也可以知道,光催化反應並不是憑空產生的它也是需要消耗能量的,符合能量守恆原則,它消耗的是光子,也就是光能。如果是太陽光照射光觸媒就利用太陽能,燈光就是利用光能。聯合國將光觸媒開發列為21世紀太陽能利用計劃的重要組成部分。
什麼樣的光子能激發二氧化鈦呢?從理論結構上來說,銳鈦二氧化鈦的導帶與價帶之間的間隙[我們稱之為能隙]是3.2eV 而金紅石二氧化鈦為3.0eV,所以金紅石需要光能大於3.0eV的光子而銳鈦需要大於3.2eV的光子。光子的能量E與波長λ(Lambda)與之具有反比關系E = h C / λ,所以可以知道波長小於380nm的光可以激發銳鈦型二氧化鈦。雖然銳鈦礦需要略多的能量來激發,但是同樣的銳鈦礦的二氧化鈦光觸媒具有更強的氧化能力,所以被更為廣泛的使用。有研究表明接近7nm粒徑時,銳鈦礦要比金紅石更為穩定,這也是很多奈米光觸媒採用銳鈦型的原因。

TiO2有哪些優點作為光催化劑

優點:1、合適的能帶電位
2、高化學穩定性
3、無毒無害
4、較高的光電轉換效率
5、低成本
6、高活性
缺點:無可見光吸收

影響光催化劑氧化鋅催化效能的主要因素有哪些

在選擇和設計金屬催化劑時,常考慮金屬組分與反應物分子間應有合適的能量適應性和空間適應性,以利於反應分子的活化。然後考慮選擇合適的助催化劑和催化劑載體以及所需的制備工藝,並嚴格控制制備條件,以滿足所需的化學組成和物理結構,包括金屬晶粒大小和分布等。

光催化劑的起源, 光催化劑的介紹

光催化劑的起源:光催化技術是在20世紀70年代誕生的基礎奈米技術,在中國大陸我們會用光觸媒這個通俗詞來稱呼光催化劑。典型的天然光催化劑就是我們常見的葉綠素,在植物的光合作用中促進空氣中的二氧化碳和水合成為氧氣和碳水化合物。總的來說奈米光觸媒技術是一種奈米仿生技術,用於環境凈化,自清潔材料,先進新能源,癌症醫療,高效率抗菌等多個前沿領域。
補充:
世界上能作為光觸媒的材料眾多,包括二氧化鈦(TiO2),氧化鋅(ZnO),氧化錫(SnO2),二氧化鋯(ZrO2),硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導體,其中二氧化鈦(Titanium Dioxide)因其氧化能力強,化學性質穩定無毒,成為世界上最當紅的奈米光觸媒材料。

光催化劑有污染嗎

客觀上講應該是沒有的,要不然怎麼用來處理環境污染物呢,當然,現在一些粉體的話,飛散起來的話對小范圍的環境是有點,但不是本質上的污染,使用的時候注意就好了。

㈡ 真空鍍膜和光學鍍膜有什麼區別

一、概念的區別

1、真空鍍膜是指在高真空的條件下加熱金屬或非金屬材料,使其蒸發並凝結於鍍件(金屬、半導體或絕緣體)表面而形成薄膜的一種方法。例如,真空鍍鋁、真空鍍鉻等。

2、光學鍍膜是指在光學零件表面上鍍上一層(或多層)金屬(或介質)薄膜的工藝過程。在光學零件表面鍍膜的目的是為了達到減少或增加光的反射、分束、分色、濾光、偏振等要求。常用的鍍膜法有真空鍍膜(物理鍍膜的一種)和化學鍍膜。

二、原理的區別

1、真空鍍膜是真空應用領域的一個重要方面,它是以真空技術為基礎,利用物理或化學方法,並吸收電子束、分子束、離子束、等離子束、射頻和磁控等一系列新技術,為科學研究和實際生產提供薄膜制備的一種新工藝。簡單地說,在真空中把金屬、合金或化合物進行蒸發或濺射,使其在被塗覆的物體(稱基板、基片或基體)上凝固並沉積的方法。

2、光的干涉在薄膜光學中廣泛應用。光學薄膜技術的普遍方法是藉助真空濺射的方式在玻璃基板上塗鍍薄膜,一般用來控制基板對入射光束的反射率和透過率,以滿足不同的需要。為了消除光學零件表面的反射損失,提高成像質量,塗鍍一層或多層透明介質膜,稱為增透膜或減反射膜。

隨著激光技術的發展,對膜層的反射率和透過率有不同的要求,促進了多層高反射膜和寬頻增透膜的發展。為各種應用需要,利用高反射膜製造偏振反光膜、彩色分光膜、冷光膜和干涉濾光片等。光學零件表面鍍膜後,光在膜層層上多次反射和透射,形成多光束干涉,控制膜層的折射率和厚度,可以得到不同的強度分布,這是干涉鍍膜的基本原理。

三、方法和材料的區別

1、真空鍍膜的方法材料:

(1)真空蒸鍍:將需鍍膜的基體清洗後放到鍍膜室,抽空後將膜料加熱到高溫,使蒸氣達到約13.3Pa而使蒸氣分子飛到基體表面,凝結而成薄膜。

(2)陰極濺射鍍:將需鍍膜的基體放在陰極對面,把惰性氣體(如氬)通入已抽空的室內,保持壓強約1.33~13.3Pa,然後將陰極接上2000V的直流電源,便激發輝光放電,帶正電的氬離子撞擊陰極,使其射出原子,濺射出的原子通過惰性氣氛沉積到基體上形成膜。

(3)化學氣相沉積:通過熱分解所選定的金屬化合物或有機化合物,獲得沉積薄膜的過程。

(4)離子鍍:實質上離子鍍系真空蒸鍍和陰極濺射鍍的有機結合,兼有兩者的工藝特點。表6-9列出了各種鍍膜方法的優缺點。

2、光學鍍膜方法材料

(1)氟化鎂:無色四方晶系粉末,純度高,用其制備光學鍍膜可提高透過率,不出崩點。

(2)二氧化硅:無色透明晶體,熔點高,硬度大,化學穩定性好。純度高,用其制備高質量Si02鍍膜,蒸發狀態好,不出現崩點。按使用要求分為紫外、紅外及可見光用。

(3)氧化鋯:白色重質結晶態,具有高的折射率和耐高溫性能,化學性質穩定,純度高,用其制備高質量氧化鋯鍍膜,不出崩點。

㈢ 城市污水處理中深度處理有哪些工藝

深度處理常見的方法有以下幾種。

1.1 活性炭吸附法與離子交換
活性炭是一種多孔性物質,而且易於自動控制,對水量、水質、水溫變化適應性強,因此活性炭吸附法是一種具有廣闊應用前景的污水深度處理技術。活性炭對分子量在500~3 000的有機物有十分明顯的去除效果,去除率一般為70%~86.7%[1],可經濟有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產物、氯化有機物、農葯、放射性有機物等。
常用的活性炭主要有粉末活性炭(PAC)、顆粒活性炭(GAC)和生物活性碳(BAC)三大類。近年來,國外對PAC的研究較多,已經深入到對各種具體污染物的吸附能力的研究。淄博市引黃供水有限公司根據水污染的程度,在水處理系統中,投加粉末活性炭去除水中的COD,過濾後水的色度能降底1~2度;臭味降低到0度[2]。GAC在國外水處理中應用較多,處理效果也較穩定,美國環保署(USEPA)飲用水標準的64項有機物指標中,有51項將GAC列為最有效技術[3]。
GAC處理工藝的缺點是基建和運行費用較高,且容易產生亞硝酸鹽等致癌物,突發性污染適應性差。如何進一步降低基建投資和運行費用,降低活性炭再生成本將成為今後的研究重點。BAC可以發揮生化和物化處理的協同作用,從而延長活性炭的工作周期,大大提高處理效率,改善出水水質。不足之處在於活性炭微孔極易被阻塞、進水水質的pH 適用范圍窄、抗沖擊負荷差等。目前,歐洲應用BAC技術的水廠已發展到70個以上,應用最廣泛的是對水進行深度處理[4]。撫順石化分公司石油三廠採用BAC技術,既節省了新鮮水的補充量,減少污水排放量,減輕水體污染,降低生產成本,還體現了經濟效益和社會效益的統一[5]。今後的研究重點是降低投資成本和增加各種預處理措施與BAC聯用,提高處理效果。
1.2 膜分離法
膜分離技術是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術[6,7]。它的最大特點是分離過程中不伴隨有相的變化,僅靠一定的壓力作為驅動力就能獲得很高的分離效果,是一種非常節省能源的分離技術。
微濾可以除去細菌、病毒和寄生生物等,還可以降低水中的磷酸鹽含量。天津開發區污水處理廠採用微濾膜對SBR二級出水進行深度處理, 滿足了景觀、沖洗路面和沖廁等市政雜用和生活雜用的需求[8]。
超濾用於去除大分子,對二級出水的COD和BOD去除率大於50%。北京市高碑店污水處理廠採用超濾法對二級出水進行深度處理,產水水質達到生活雜用水標准,回用污水用於洗車,每年可節約用水4 700 m3[9]。
反滲透用於降低礦化度和去除總溶解固體,對二級出水的脫鹽率達到90%以上,COD和BOD的去除率在85%左右,細菌去除率90%以上[10]。緬甸某電廠採用反滲透膜和電除鹽聯用技術,用於鍋爐補給水。經反滲透處理的水,能去除絕大部分的無機鹽、有機物和微生物[11]。
納濾介於反滲透和超濾之間,其操作壓力通常為0.5~1.0 MPa,納濾膜的一個顯著特點是具有離子選擇性,它對二價離子的去除率高達95%以上,一價離子的去除率較低,為40%~80%[12]。潘巧明等人採用膜生物反應器-納濾膜集成技術處理糖蜜制酒精廢水取得了較好結果,出水COD小於100 mg/L,廢水回用率大於80%[13]。
我國的膜技術在深度處理領域的應用與世界先進水平尚有較大差距。今後的研究重點是開發、製造高強度、長壽命、抗污染、高通量的膜材料,著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關鍵問題。
1.3 高級氧化法
工業生產中排放的高濃度有機污染物和有毒有害污染物,種類多、危害大,有些污染物難以生物降解且對生化反應有抑制和毒害作用。而高級氧化法在反應中產生活性極強的自由基(如•OH等),使難降解有機污染物轉變成易降解小分子物質,甚至直接生成CO2和H2O,達到無害化目的。
1.3.1 濕式氧化法
濕式氧化法(WAO)是在高溫(150~350 ℃)、高壓(0.5~20 MPa)下利用O2或空氣作為氧化劑,氧化水中的有機物或無機物,達到去除污染物的目的,其最終產物是CO2和H2O[14]。福建煉油化工有限公司於2002年引進了WAO工藝,徹底解決了鹼渣的後續治理和惡臭污染問題,而且運行成本低,氧化效率高[15]。
1.3.2 濕式催化氧化法
濕式催化氧化法(CWAO)是在傳統的濕式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑使氧化反應能在更溫和的條件下和更短的時間內完成,也因此可減輕設備腐蝕、降低運行費用[16,17]。目前,建於昆明市的一套連續流動型CWAO工業實驗裝置,已經體現出了較好的經濟性[18]。
濕式催化氧化法的催化劑一般分為金屬鹽、氧化物和復合氧化物3類。目前,考慮經濟性,應用最多的催化劑是過渡金屬氧化物如Cu、Fe、Ni、Co、Mn等及其鹽類。採用固體催化劑還可避免催化劑的流失、二次污染的產生及資金的浪費。
1.3.3 超臨界水氧化法
超臨界水氧化法把溫度和壓力升高到水的臨界點以上,該狀態的水就稱為超臨界水。在此狀態下水的密度、介電常數、粘度、擴散系數、電導率和溶劑化學性能都不同於普通水。較高的反應溫度(400~600 ℃)和壓力也使反應速率加快,可以在幾秒鍾內對有機物達到很高的破壞效率。
美國德克薩斯州哈靈頓首次大規模應用超臨界水氧化法處理污泥,日處理量達9.8 t。系統運行證明其COD的去除率達到99.9%以上,污泥中的有機成分全部轉化為CO2、H2O以及其他無害物質,且運行成本較低[19]。
1.3.4 光化學催化氧化法
目前研究較多的光化學催化氧化法主要分為Fenton試劑法、類Fenton試劑法和以TiO2為主體的氧化法。
Fenton試劑法由Fenton在20世紀發現,如今作為廢水處理領域中有意義的研究方法重新被重視起來。Fenton試劑依靠H2O2和Fe2+鹽生成•OH,對於廢水處理來說,這種反應物是一個非常有吸引力的氧化體系,因為鐵是很豐富且無毒的元素,而且H2O2也很容易操作,對環境也是安全的[20]。Fenton試劑能夠破壞廢水中諸如苯酚和除草劑等有毒化合物。目前國內對於Fenton試劑用於印染廢水處理方面的研究很多,結果證明Fenton 試劑對於印染廢水的脫色效果非常好。另外,國內外的研究還證明,用Fenton試劑可有效地處理含油、醇、苯系物、硝基苯及酚等物質的廢水。
類Fenton試劑法具有設備簡單、反應條件溫和、操作方便等優點,在處理有毒有害難生物降解有機廢水中極具應用潛力。該法實際應用的主要問題是處理費用高,只適用於低濃度、少量廢水的處理。將其作為難降解有機廢水的預處理或深度處理方法,再與其他處理方法(如生物法、混凝法等)聯用,則可以更好地降低廢水處理成本、提高處理效率,並拓寬該技術的應用范圍。
光催化法是利用光照某些具有能帶結構的半導體光催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3等誘發強氧化自由基•OH,使許多難以實現的化學反應能在常規條件下進行。銳鈦礦中形成的TiO2具有穩定性高、性能優良和成本低等特徵。在全世界范圍內開展的最新研究是獲得改良的(摻入其他成分)TiO2,改良後的TiO2具有更寬的吸收譜線和更高的量子產生率。
1.3.5 電化學氧化法
電化學氧化又稱電化學燃燒,是環境電化學的一個分支。其基本原理是在電極表面的電催化作用下或在由電場作用而產生的自由基作用下使有機物氧化。除可將有機物徹底氧化為CO2和H2O外,電化學氧化還可作為生物處理的預處理工藝,將非生物相容性的物質經電化學轉化後變為生物相容性物質。這種方法具有能量利用率高,低溫下也可進行;設備相對較為簡單,操作費用低,易於自動控制;無二次污染等特點。
1.3.6 超聲輻射降解法
超聲輻射降解法主要源於液體在超聲波輻射下產生空化氣泡,它能吸收聲能並在極短時間內崩潰釋放能量,在其周圍極小的空間范圍內產生1 900~5 200 K的高溫和超過50 MPa的高壓。進入空化氣泡的水分子可發生分解反應產生高氧化活性的•OH,誘發有機物降解;此外,在空化氣泡表層的水分子則可以形成超臨界水,有利於化學反應速度的提高。
超聲波對含鹵化物的脫鹵、氧化效果顯著,氯代苯酚、氯苯、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等含氯有機物最終的降解產物為HCl、H2O、CO、CO2等。超聲降解對硝基化合物的脫硝基也很有效。添加O3、H2O2、Fenton試劑等氧化劑將進一步增強超聲降解效果。超聲與其他氧化法的組合是目前的研究熱點,如US/O3、US/H2O2、US/Fenton、US/光化學法。目前,超聲輻射降解水體污染物的研究仍處於試驗探索階段。
1.3.7 輻射法
輻射法是利用高能射線(γ、χ射線)和電子束等對化合物的破壞作用所開發的污水輻射凈化法。一般認為輻射技術處理有機廢水的反應機理是由於水在高能輻射的作用下產生•OH、H2O2、•HO2等高活性粒子,再由這些高活性粒子誘發反應,使有害物質降解。
輻射法對有機物的處理效率高、操作簡便。該技術存在的主要難題是用於產生高能粒子的裝置昂貴、技術要求高,而且該法的能耗大、能量利用率較低;此外為避免輻射對人體的危害,還需要特殊的保護措施。更多資料可登錄易凈水網查看。因此該法要投入運行,還需進行大量的研究探索工作。
1.4 臭氧法
臭氧具有極強的氧化性,對許多有機物或官能團發生反應,有效地改善水質。臭氧能氧化分解水中各種雜質所造成的色、嗅,其脫色效果比活性炭好;還能降低出水濁度,起到良好的絮凝作用,提高過濾濾速或者延長過濾周期。目前,由於國內的臭氧發生技術和工藝比較落後,所以運行費用過高,推廣有難度。

㈣ 大連海事大學環境學院導師

朱益民

朱益民,男,1969年出生,1991年畢業於大連理工大學應用物理專業,教授,博士生導師。主要從事非熱放電及其在環境污染治理中的應用研究,包括室內空氣凈化、柴油機尾氣凈化、餐飲油煙凈化、難降解廢水處理等研究。先後完成了「等離子體活化法去除SO2和NOx的研究」,「脈沖電暈放電煙氣脫硫技術研究」,「脈沖電暈等離子體煙氣脫硫技術研究」等科研項目。其中「脈沖放電等離子體脫硫脫硝技術研究」獲省教委科學技術進步一等獎(1998年),「水蒸氣和氨在脈沖電暈放電脫硫中的作用」獲省自然科學學術成果一等獎(2003年),「正高壓直流流光放電等離子體源裝置」獲2003中國國際專利技術及產品交易會金獎(2003),「非熱放電室內空氣凈化技術」獲14屆全國發明展金獎(2003年)。在國內外學術刊物上發表論文共12篇。指導碩士研究生畢業1名,在讀6名。
榮譽:
中國環境學會大氣分會委員、中國物理學會會員、高級氧化技術(AOT)國際學術會議IOC成員;遼寧省「百千萬」人才計劃千人層次、省高校優秀人才、省青年骨幹教師;省教委科技進步一等獎、省自然科學學術成果獎一等獎、中國國際專利技術與產品展覽會金獎、第14屆全國發明展金獎。



總 在國內外學術刊物上發表論文共 40 篇。出版著作(譯著等)共 0 部。
獲獎成果共 4 項,其中:國家級 0 項,部(省)級 2 項,市級 0 項。
完成或承擔項目共 20 項,科研經費共完成 400 萬元。
研究生培養情況 碩士14名,畢業獲得學位4名,直讀博士3名;博士6名,畢業獲得學位0名。
獲獎情況 序號 成 果 名 稱 獎勵名稱、級別 獲獎
時間 本人排名
1 脈沖放電等離子體脫硫脫硝技術研究 省教委科學技術進步獎一等 1998 4
2 水蒸氣和氨在脈沖電暈放電脫硫中的作用 省自然科學學術成果獎一等 2003 1
3 正直流流光放電等離子體源裝置 中國國際專利技術與產品展覽會金獎 2003 1
4 非熱放電室內空氣凈化技術 第14屆全國發明展金獎 2003 1



















況 序號 論文或著作名稱 刊物、出版社或會議名稱及檢索情況 發表
時間 作者名單
1 脈沖電暈放電脫硫脫硝電源/反應器研究 大連理工大學學報 1995 2
2 脈沖電暈法脫硫脫硝研究進展 環境科學進展 1997 1
3 電子束法脫硫脫硝研究進展 環境科學進展 1998 1
4 Matching between generator and reactor for procing pulsed corona discharge Journal of Electrostatics 1998 1
5 SO2 removal from instrial flue gases using pulsed corona discharge Journal of Electrostatics 1998 3
6 Effects of water and ammonia on SO2 removal from flue gases using pulsed corona discharge Plasma Chemistry and Plasma Processing 2002 1
7 等離子體放電柴油機後處理技術 大連海事大學學報 2002 1
8 多針對板式負電暈放電電極間距確定 高電壓技術 2003 通訊作者
9 非熱放電荷電凈化餐飲油煙裝置研究 環境保護科學 2003 1
10 非熱放電對室內空氣凈化效果研究 中國消毒學雜志 2004 1
11 Indoor formaldehyde oxidation by needle matrix to plate corona discharge J. Adv. Oxid. Technol. 2005 1
12 多針對板電暈放電中針尖半徑對伏-安特性影響 北京理工大學學報 2005 1
13 針陣列對板電暈放電捕集微粒研究 北京理工大學學報 2005 1
14 針陣列對板電暈放電對副流感病毒滅活的研究 北京理工大學學報 2005 1
15 線筒式電暈放電伏安關系的研究 中國電機工程學報 2006 1
16 多針對板電暈放電伏安特性研究 高電壓技術 2006 1
17 Preliminary study of synergetic effect of non-thermal plasma and photocatalysis coupling on pollutant gases purification J. Adv. Oxid. Technol. 2007 1
18 Simulated experiment on minimizing chlorella and bacteria in ballast water by combination of micro-hole filtration and UV radiation J. Adv. Oxid. Technol. 2007 通訊作者
19 Study on treatment of methyl-orange in water by derivable oxidation of peroxydisulfate J. Adv. Oxid. Technol. 2007 5
20 多針對板負電暈放電電離區形貌確定 光譜學與光譜分析(錄用) 2007 通訊作者
21 發射光譜研究多針對板正電暈放電形貌 光譜學與光譜分析(錄用) 2007 通訊作者
22 非熱等離子體空氣凈化器殺菌試驗的研究 中國消毒學雜志(錄用) 2007 通訊作者
23 雙重沿面放電合成臭氧處理醫院污水的實驗研究 中國消毒學雜志(錄用) 2007 通訊作者
24 多針電極雙極電暈放電電極間距優化 高電壓技術(錄用) 2007 通訊作者
25 多針電極結構雙極電暈放電伏安特性研究 高電壓技術(錄用) 2007 通訊作者

孫冰
孫冰,男,1961年出生,1983年畢業於大連理工大學應用物理系,教授,博士生導師。主要從事特種高壓電源,等離子體放電,環境污染治理等領域的研究工作。完成「日本技術振興事業團(JST )的地域項目:微波等離子體納米超微粒子的合成」;「佳能公司委託項目:高密度離子加工機的開發」;「東京電子開發項目:微米薄膜加熱裝置的開發」等科研項目。發表雜志論文10篇以上,其中7篇論文被SCI檢索,6篇論文被EI檢索;發表國際學術會議論文6篇,其中1篇論文被ISTP檢索;發表日本學會論文9篇;獲得專利3項,申請中專利1項;獲著名學術獎增田獎1次。

學術成果

自1994年任現職以來,在日本留學和工作過程中掌握高功率微波發生技術,掌握微波注入反應器形成均一、高密度等離子體的有效方法,開展自由基發生和特性的診斷及自由基化學的機理研究,從而開展環境污染治理技術和材料合成和改性等的應用研究。抱著為祖國奉獻自我的誠摯感情,十年來勤於專業工作,不忘自己是中國共產黨員的本色,尋求回歸祖國開展研究,期待為我國在環境污染治理和相關技術點上做出有價值的貢獻。
在日本留學和工作期間,申請者取得的主要成績如下。
(1)微波等離子體納米超微粒子的合成:本研究為日本技術振興事業團(JST )的地域項目,目的是利用等離子體分解甲烷(CH4)氣體,使之生成氫氣和納米碳。本人負責微波等離子體納米超微粒子的合成,利用微波放電產生表面波等離子體,使得等離子體密度高達1012/cm3,分別實現了100% CH4及100% H 2條件下的等離子體放電,使納米超微粒子成膜速度得到極大提高。
(2)高密度離子加工機的開發:佳能公司委託項目(始於2003年,已完成),經費約合人民幣600萬元,本人負責等離子體源和離子束引出部分工作(經費約合人民幣210萬元)。利用表面波放電產生高密度等離子體(1012/cm3),使得大電流離子束引出成為可能,實現了低加速電壓(2KV)下可控制束徑的離子束密度高於10mA/ cm2以上,在國際上屬領先地位。
(3)微米薄膜加熱裝置的開發:東京電子開發項目(始於2002年,已完成),利用微波共振器原理實現了對非常小體積的超薄電介質加熱。該裝置可用於膜厚為0.00007-1mm的薄膜加熱,對膜厚為70nm的薄膜可加熱到700℃以上,比通常的微波爐電場強數千倍,實現高效率加熱。該技術可用在生產線加熱,制葯廠葯劑乾燥,塗布層乾燥,印刷業印油乾燥,光學薄膜固化以及薄膜鍍層加熱等應用領域。
(4)微波放電等離子技術:三菱電機委託項目,始於2002年,經費約合人民幣40萬元,已完成。利用噴射狀微波放電等離子體(Plasma Torch),採用自動跟隨點火系統,使等離子體放電更為穩定。
(5)暗放電等離子保鮮裝置:東京電子、宇都宮大學和大高商事的聯合開發項目(已完成),採用浮游電極和暗放電方式,產生高電場和自由基反應,脫除大型保存庫內的乙烯和其它有機物,延長保存庫內的水果和蔬菜的保存時間。特點:採用暗放電使年耗電費用僅2200日圓;不產生臭氧等對人體有害的氣體;採用低電壓放電,操作安全。

(6)水中脈沖放電等離子技術的應用研究: 荏原綜合研究所所內項目,始於1998年,研究經費約合人民幣306萬元,已完成,其中項目方案、設計和實驗等主要由本人完成。實現了水中超高壓均一放電,使其可應用到大容量水處理,並首次實現用水中脈沖放電技術對二惡英的分解脫除。
(7)用促進氧化法的水處理:荏原綜合研究所所內項目,始於1999年,研究經費約合人民幣124萬元,已完成,其中項目方案、設計和實驗等主要由本人完成。利用放電等離子和臭氧對難降解有機物作用後,再進行生化處理,使得甲烷氣體的發生量大幅增加。取得工業所有權 :有機性廢棄物氣體化促進方法,平11-301933。
(8)脈沖放電貝類驅除裝置的開發: 荏原製作所事業部項目,始於2000年,研究經費約合人民幣36萬元,項目主要完成者。利用脈沖式放電發生數百個大氣壓的沖擊波和令貝類煩惱的聲音頻率,使貝類不能成活或轉移居住地。可解決大型取水管入口處因貝類居住引起的阻塞問題,也可用於保護某些重要的水下設備。試驗用機和現場試驗等已經開發完成,2001年在大阪村野取水場試驗運行顯示有明顯的驅除效果。
(9)液體脈沖放電法生成的自由基特性的研究及其反應過程的解析:1996-1997年日本文部省資助項目,項目總經費約98萬元,子課題完成者。水中浸入針對板電極系統,外加高壓脈沖,產生流光放電形成等離子體,分解的水分子形成自由基。本研究用發光分光法診斷產生的自由基(O ,H 和 OH ) 特性,並考察物理化學參數和放電條件對自由基發生量的影響。當氣體被注入到反應器中時,自由基的濃度顯著增加,且有臭氧產生,同時還研究了自由基反應的時間特性。發表多篇SCI論文,首次實驗驗證了用水中放電等離子法產生氧自由基。
在日本期間,主要進行了微波等離子體源、脈沖電暈放電、水中均一脈沖放電的研究,並將這些重要的等離子體發生技術應用於電介質薄膜高效加熱、高密度離子束引出、納米超微粒子的合成、和環境污染治理等領域。其中放電等離子體的表面改性、高功率電子束加工裝置、高密度離子加工裝置、微米薄膜加熱裝置、有毒有害廢氣處理裝置、暗放電等離子保鮮裝置、脈沖放電貝類驅除裝置已形成新興的商用技術,產生一定的社會和經濟效益,已成熟的這些技術均處於國際先進水平的地位。在發展應用技術的同時也開展了相關應用基礎的研究,如診斷研究上述各種等離子體特性、光譜分析水中放電產生的自由基並考察各參數對其產量的影響、研究放電等離子體處理有機廢氣和分解二惡英的規律等。發表雜志論文10篇以上,其中7篇論文被SCI檢索,6篇論文被EI檢索;發表國際學術會議論文6篇,其中1篇論文被ISTP檢索;發表日本學會論文9篇;獲得專利3項,申請中專利1項;獲著名學術獎增田獎1次。

㈤ 哪些化工新材料最有前途山東廣東天津等省發布重點產業扶持政策

近日,上海、廣東、福建、重慶、天津、山東等多個省份發布製造業高質量發展「十四五」規劃,指出要大力發展多種化工新材料。

一、重慶市

1.新材料產業發展重點概述

先進有色合金:電子、 汽車 、航空航天、軌道交通等領域用新型高強、高韌、耐蝕鋁合金材料及大尺寸製品,高性能鎂合金及其製品,鈦合金結構件及緊固件,銅合金精密帶材和超長線材製品等高強高導銅合金。

高端合成材料:聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯彈性體、水性聚氨酯塗料、合成革等聚氨酯產品,尼龍66、尼龍6、長碳鏈尼龍等聚醯胺產品,PET、PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)等聚酯產品,PMMA等聚甲基丙烯酸甲酯產品,VAE、PVB樹脂等聚烯烴產品,聚碳酸酯產品,聚甲醛產品,BDO產品,以及合成材料主要原料。

其他新材料:玻璃纖維及製品、 碳纖維材料、氣凝膠材料、石墨烯材料、功能性膜材料等。

2.具體內容

(1)先進有色合金

加快氧化鋁項目建設,積極謀劃電解鋁、再生鋁項目,構建與後端鋁加工製造能力相適應的上游材料本地供應保障體系。推動現有鋁加工企業加強鋁合金純凈化冶煉與凝固技術研究、高強高韌大規格型材板材加工技術等技術研發,規劃實施好高端鋁材系列項目,不斷豐富鋁及鋁合金產品種類;

加快航空用高強韌鈦合金工程化、產業化步伐,積極引育上游原料企業,進一步完善本地鈦合金產業體系。發揮鎂合金領域技術優勢,推動現有企業加快高性能鎂合金及變形鎂合金、鎂合金鍛件、耐蝕鎂合金等產品開發,拓展應用場景,進一步壯大鎂合金纖拆產業;

推動現有銅加工企業加快精密帶材和超長線材、銅合金引線框架、電子銅箔等銅合金產品開發。

(2)高端合成材料

發揮本地MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)、AA(己二酸)產能優勢,加強環氧化合物、聚醚多元醇等項目規劃建設,推動PTMEG(聚四氫呋喃)、聚氨酯樹脂等領域現有企業進一步擴大產能,完善壯大聚氨酯產業鏈;

依託本地AA產能優勢,加強ADN(己二腈)—HDA(己二胺)、尼龍66鹽(己二酸己二胺鹽)、尼龍66(聚己二醯己二胺)等產品規劃建設, 積極引育長碳鏈尼龍、耐高溫尼龍等領域企業,打造聚醯胺產業鏈;

依託本地MMA(甲基丙烯酸甲酯)項目優勢,加強丙酮等原料項目規劃建設,擴大MMA產能,積極引育PMMA(毀租棗聚甲基丙烯酸)領域企業,打造聚甲基丙烯酸甲酯產業鏈。依託本地PTA(對苯二甲酸)條件,加強EG(乙二醇)、PG(丙二醇)、BG(丁二醇)等原料項目規劃建設, 推動企業進一步提升PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)產能,加快PET工程塑料產品開發,打造聚酯產業鏈;

依託乙炔、醋酸乙烯產品和技術優勢, 發展VAE(醋酸乙烯—乙烯共聚)、EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚)、T-PVA(熱塑性聚乙烯醇)樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)樹脂、EVOH(乙烯—乙烯醇共聚物)樹脂等聚烯烴產業鏈;

依託碳酸二甲酯項目,結合規劃建設的MTO(甲醇制烯烴)項目和丙酮項目, 規劃發展雙酚A項目,打造聚碳酸酯產業鏈;

依託甲醇資源和POM(聚甲醛)技術優勢, 擴大POM規模;

依託本地乙炔資源, 發展BDO(1,4—丁二醇)、PBAT(聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯)/PBS(聚丁二酸丁二醇酯)等下游環節,壯大可降解塑料產品規模。

(3)高性能纖維及復合材料

利用原料基礎,推動相關企業研發製造 高性能PVA(聚乙烯醇)功能纖維、差別化氨綸、特種聚酯纖維、聚醯胺纖維、PU(聚氨酯)超纖等產品。 推動現有玻璃纖維及製品企業加強無鹼玻璃纖維先進池窯拉絲等技術研發,加快超細、高強高模等高性能玻璃纖維與製品,增強性復合材料,以及微纖維型雹玻璃棉高效絕熱及過濾材料、微纖維棉衍生品等產品開發。面向 汽車 、智能終端等整機產品結構件需求, 積極引育碳纖維、陶瓷纖維等其它高性能纖維及增強復合材料領域企業。

(4)氣凝膠材料

以硅基氣凝膠為切入,延伸上游有機硅源、無機硅源、功能性硅烷等氣凝膠前驅體及基材產業鏈,形成氣凝膠產品集群及多種硅基化學品的新型高端硅產業基地。加快氣凝膠絕熱氈、氣凝膠隔熱板、氣凝膠隔熱紙等產品開發,積極拓展氣凝膠在航空航天、管道保溫、建築建材、新能源 汽車 、冷鏈物流、高 科技 服裝等領域應用場景。加強超臨界乾燥技術、常壓乾燥技術、鋁基氣凝膠、鋯基氣凝膠和碳基氣凝膠等技術儲備,不斷豐富氣凝膠產品種類。

(5)石墨烯材料

推動現有石墨烯企業加強石墨烯大規模製備工藝改進優化,加快導電劑、導熱膜、散熱劑等產品開發,積極拓展石墨烯在環境治理、節能儲能、電子信息、保溫隔熱等領域應用。

(6)電子化學品

發揮重慶市化工產品功能因子多的特點,發展精細化學品。面向電子、 汽車 等產業發展需求,積極引育電子用化學品、新型塗料等領域企業。

(7)未來材料

發揮重慶市在碳基材料和半導體兩個領域技術積累優勢,以碳納米管材料為切入,積極引育納米材料領域企業,搭建納米材料在集成電路、新能源、醫葯等領域應用場景,爭取實現工程化應用。加強智能材料、仿生材料、超材料、低成本增材製造材料和新型超導材料等領域研發布局。面向空天、深海、深地等國家重大工程建設需求,推動現有企業加強極端環境所需特種材料研發,形成一批創新成果。

二、上海市

1.新材料產業發展重點概述

重點發展化工先進材料、精品鋼材、關鍵戰略材料、前沿新材料等製造領域,延伸發展設計檢測、大宗貿易等服務領域。推動先進材料高端化、綠色化發展,加強材料基礎研究、工程化轉化和產業化應用銜接,系統性開展材料綜合性能評價、質量控制工藝及工程化研究,加快布局公共研發轉化平台和中試基地,提升材料企業創新和產學研聯合轉化能力。建設新材料應用中心,強化集成電路、生物醫葯、航空航天等重點領域關鍵材料的自主保障,完善上海市新材料產業重點指導目錄,著力打造與戰略性、基礎性、高技術競爭性地位相匹配的現代化材料產業體系。

2.先進材料產業集群重點領域

(1)化工先進材料

以安全環保、集約發展為重點,支持化工先進材料產業鏈向精細化、高端化延伸,提高高端產品佔比; 大力發展高性能聚烯烴、高端工程塑料、特種合成橡膠、黏合劑等先進高分子材料,重點突破高端表面活性劑、電子化學品、高純溶劑、催化劑、醫葯中間體等專用化學品 ,加快布局創新平台,支持龍頭企業搭建面向產業鏈上下游的中試共享平台,支持建設上海國際化工新材料創新中心。到2025年,以上海化工區為主要載體,努力建設成為參與全球競爭的綠色化工產業集群,產業規模達到2700億元。

(2)精品鋼材

以綠色轉型、精品提升為重點,優化鋼鐵產業產品結構,鞏固提高第二、三代高強度和超高強度 汽車 用鋼、高能效硅鋼、高溫合金等產品技術優勢;突破高性能能源與管線用鋼、高品質耐磨等高端產品的製造與深度開發技術,發展短流程煉鋼;發展以特種冶金技術為核心的耐高溫、抗腐蝕、高強韌的鎳基合金,以及鈦合金、特殊不銹鋼、特種結構鋼等。到2025年,以寶山基地為主要載體,打造高附加值精品鋼材產業集群,產業規模保持1000億元左右。

(3)關鍵戰略材料

以強化保障、應用帶動為重點,圍繞集成電路、生物醫葯、高端裝備、新能源等重點領域,突出應用需求帶動, 提升先進半導體、碳纖維及其復合材料、高溫合金、高性能膜材料、先進陶瓷和人工晶體等關鍵戰略材料的綜合保障能力; 支持重點應用領域企業建設市級新材料應用中心,開展重大戰略項目的協同攻關。到2025年,打造若干百億級關鍵戰略材料產業集群。

(4)前沿新材料

以前沿布局、示範應用為重點, 加快高溫超導、石墨烯、3D列印材料等前沿新材料研發、應用和產業化 。建成中國首條公里級高溫超導電纜示範工程,建設上海高溫超導產業基地,推動高溫超導帶材向量產階段轉化並加快應用; 加快石墨烯在消費電子、智能穿戴、交通輕量化和環境治理等領域的應用;推進3D列印專用高分子材料、陶鋁新材料、金屬粉末等專用材料及成型技術的開發應用。 到2025年,建設成為國內領先的前沿新材料研發和生產基地。

(5)先進材料服務

以檢驗檢測、平台服務為重點,推動先進材料企業提供產品和專業服務解決方案,鼓勵科研機構開展早期研發介入合作和定向開發服務,加快先進材料配方、設計等環節的攻關,縮短產品研發周期;圍繞原料檢測、環境試驗、質量檢驗、工藝分析等領域,發展第三方綜合性檢驗檢測服務;推進材料領域的大宗商品貿易平台和資源綜合利用平台建設,提供涵蓋大宗商品信息發布、采購、銷售、配送、供應鏈金融、物流跟蹤等在線服務。到2025年,打造先進材料專業化、高端化服務品牌,提升產業整體競爭力。

三、廣東省

1.綠色石化發展要點概述

(1)提升煉油化工規模和水平,支持高質量成品油、潤滑油、溶劑油等石油製品和有機原料發展;

(2)以工程塑料、電子化學品、功能性膜材料、日用化工材料、高性能纖維等為重點,加快石化產業鏈中下游高端精細化工產品和化工新材料研製。

(3)圍繞安全生產、綠色製造、污染防治等重點,加快推進石化原料優化、能源梯級利用、可循環、流程再造等工藝技術及裝備研發應用,加快推進單位產品碳排放達到國際先進水平。

(4)逐步形成粵東、粵西兩翼產業鏈上游原材料向珠三角產業鏈下游精深加工供給,珠三角精細化工產品和化工新材料向粵東、粵西兩翼先進製造業供給的循環體系。到2025年,石化產業規模超過2萬億元,打造國內領先、 世界一流的綠色石化產業集群。

2.綠色石化重點細分領域發展空間布局

(1)煉油石化

依託廣州、惠州、湛江、茂名、揭陽等市,加強油氣煉化,發展上游原材料。

a.廣州

加快推動中石化廣州分公司綠色安全發展項目投資建設,促進油品質量升級,建設園區化、集約化、技術先進、節能環保、安全高效的石化基地;

b.惠州

以中海油惠州石化煉油、中海殼牌乙烯和埃克森美孚惠州乙烯項目為龍頭,大亞灣石化園區為依託,建立上中下游緊密聯系、科學合理的石化產業鏈;

c.茂名

以中石化茂名煉油和乙烯項目為核心,茂名高新技術開發區和茂南石化區為依託,形成高質量成品油、潤滑油、溶劑油、有機原料、合成樹脂、合成橡膠、液蠟等系列特色產品;

d.湛江

以中科廣東煉化一體化項目、巴斯夫新型一體化項目為龍頭,加快石化產業園區建設,發展清潔油品、基礎化工材料,形成較完整的煉油、乙烯、芳烴等石化產業鏈;

e.揭陽

加快中石油廣東石化項目及相關石化項目建設,加強與大亞灣石化區聯系合作,重點發展清潔油品、化工原料等產業。

(2)高端精細化學品和化工新材料


依託廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、江門、惠州、中山、肇慶、茂名、湛江、揭陽、汕頭、汕尾、清遠等市,發展下游精深加工產業。

a.廣州

鞏固精細化學品及日用化學品發展優勢, 發展合成樹脂深加工、高性能合成材料、工程塑料、化工新材料、日用化工等高端綠色化工產品;

b.深圳

重點發展高附加值精細化工產品、新型合成材料、工程塑料、特種化學品;

c.珠海

建設丙烷脫氫、順丁橡膠、潤滑油調和、丁辛醇、丙烯酸、精細深冷膠粉等天然氣副產品深加工產業鏈, 重點發展新能源鋰電池材料、功能高分子材料、新一代電子信息材料等新材料產業;

d.佛山

重點發展高檔塗料、高純試劑、粘合劑、氣霧劑、專用化學品、稀釋劑等;

e.東莞

著力發展日用化工材料、高附加值中間原料、氟硅材料、高性能纖維等產品;

f.江門

以珠江西岸新材料集聚區為重點, 發展塗料及樹脂、油墨、造紙化學品、塑料助劑、食品添加劑等產品;

g.惠州

著力推動煉化深加工、 高端化學品、化工新材料的發展 ,加快惠州新材料產業園區的規劃建設;

h.中山、肇慶

重點發展日用化學品、林產化工、合成樹脂、粘合劑、塗料等產品;

i.茂名、湛江等市

依託上游煉化基礎,向上中下游延伸,推動化工新材料和專用化學品發展;

j.揭陽

加快發展高性能高分子材料、功能復合材料及高端精細化學品;

k.汕頭

加強精細化工、高分子材料研發和產業化。汕尾、清遠加快發展玻璃鋼材料、航空材料、稀散金屬、光電子材料、助劑、塗料等產品。

四、山東省

1.新能源新材料產業重大項目

光威碳纖維高效制備成套裝備項目、山東藍灣功能高分子材料系列項目、石炭紀納米材料產業園項目、尼龍12新材料及深加工項目、日照航空航天超輕材料研發生產基地項目、中材鋰電池隔膜項目、航空航天用鈦合金材料研發製造項目、風電葉片拉擠梁和深海設備保護裝置新材料項目、濰坊增材製造產業化項目等。

2.發展內容

聚焦落實碳達峰、碳中和部署要求,推動新材料產業品類實現智能化、輕量化、高端化,建設國家新材料產業發展高地。

做大做強氟硅材料、新型聚氨酯、特種橡膠、合成樹脂等高分子材料,建設萬華全球研發中心,打造煙台、青島、淄博、濱州等先進高分子材料生產基地。 大力發展高端功能陶瓷、特種玻璃、高性能玻璃纖維等無機非金屬材料,依託工業陶瓷研究設計院等科研機構,推動應用於航空航天、高鐵、5G、風電新能源等領域的耐磨、耐高溫、低介電新材料的研發及產業化,打造淄博、東營功能陶瓷新材料和泰安高性能玻璃纖維產業基地。 大力推動碳纖維T700、T800的產業化,積極開展碳纖維T1000、T1100、M60J、M65J、M40X的技術攻關,將威海、濟寧、德州、泰安打造成為全國重要的碳纖維產業基地。 開發航空航天、海洋工程和醫用金屬材料及重大工程結構與基礎設施用鎂鋁合金、高品質先進銅合金、納米金屬等特種金屬材料。布局新一代增材製造技術研究,研製推廣使用激光、電子束、離子束驅動的主流增材製造工藝裝備。

五、福建省

突出精深加工、高值應用,加強核心技術攻關,著力做大做優先進基礎材料,突破一批關鍵戰略材料,提高新材料產業的支撐能力。

1.先進基礎材料

大力推進有色、石化等量大面廣的基礎性原材料技術提升,重突破先進基礎材料關鍵共性技術,推進優勢產能合作,提升產業整體競爭力,實現基礎材料由大變強。

(1)高性能有色金屬材料重點

以高強高韌鋁合金、高強變形鎂合金、高強高導銅合金、耐蝕耐磨銅合金等先進有色金屬材料為重點,發展重大工程急需、嚴重依賴進口的新一代大品種有色金屬材料。

(2)化工新材料重點

鞏固發展高性能聚烯烴、高端工程塑料、特種合成橡膠、新型塗層材料等先進高分子材料,大力發展氟新材料;提高化工新材料整體自給率,加快精細化工的綠色工藝和產品開發,重點突破高端表面活性劑、電子化學品等高端精細化工產品。

(3)先進無機非金屬材料重點

建設國家級特種陶瓷材料生產研發基地,加快碳化硅纖維、氮化硅纖維和透波/吸波材料、陶瓷先驅體材料和陶瓷基復合材料的研究及產業化應用。

(4)高性能纖維及復合材料重點

突破高性能碳纖維、對位芳綸纖維的系列化、產業化技術,提高超高分子量聚乙烯纖維、芳碸綸纖維的產能,加速研製聚苯硫醚纖維和聚四氟乙烯纖維,開發纖維增強和顆粒增強的樹脂基、金屬基、陶瓷基先進復合材料及構件。

2.關鍵戰略材料

圍繞國家重大戰略需求及我省產業提升需要,重點發展一批關鍵戰略材料,提高材料成品率和性能穩定性,完善原輔料配套體系,產業化和規模應用。

(1)稀有稀土功能材料重點

引導廈門鎢業、星技等企業大力發展稀土永磁、儲氫、發光、催化等高性能稀土材料和稀土資源高效綜合利用技術,提高稀土產品附加值。加設龍岩、三明稀土工業園,延伸稀土深加工及應用產業鏈,推汀金龍稀土永磁材料三期項目建設,加快產業集聚。加快建設

中國廈門鎢材料生產應用和研發基地,推動硬質合金材料、塗層技術等關鍵技術研發與產業化,重點發展硬質合金工具、刀具、數控刀片、整體刀具等高端產品。發揮三祥新材等企業作用,開發鎂鋁合金輕量化產品,發展納米陶瓷材料、氧化鋯功能陶瓷、氧化鋯結構陶瓷高性能研磨材料等。

(2)鋰電新能源材料重點

發揮廈鎢新能源、青美、杉杉等企業作用,發展正極、負極、隔膜、電解液等關鍵材料和電池構件、包材等配套材料,研究開發高能量密度電極材料。推動廈門、三明、寧德等新能源電池材料生產基地建設,擴大鋰電正極材料生產規模。加強鈷、鋰資源跟蹤開發,加強冶煉副產品(伴生產品)中相關元素的應用提升鎳鈷錳酸鋰鎳/鈷鋁酸鋰、富鋰錳基材料和硅碳復合負極材料安全性、性能一致性與循環壽命。建立廢舊電池回收體系,為電池材料生產提供保障。

(3)石墨烯重點

以福州和廈門為創新核心區,以廈門火炬高新區、泉州晉江和三明永安為產業集聚區打造兩核三區產業發展格局加強石墨烯材料規模化制備和微納結構測量表徵等共性關鍵技術攻關。聚焦復合材料、能源材料、導熱材料、電子信息器件、環保 健康 產品等石墨烯應用材料與功能器件領域開展應用技術研發,重點突破超薄石墨烯導熱膜的低成本、連續成卷生產技術,石墨烯分散技術、表面修飾技術,以及石墨烯功能材料的產業化應用技術。


六、天津市

1.新材料發展要點概述

面向製造業高質量發展要求,發展新一代信息技術材料、生物醫用材料、新能源材料、高端裝備材料、節能環保材料和前沿新材料六大重點領域。到2025年,產業規模達到2400億元,年均增長8%,建成國內一流新材料產業基地。

2.發展內容

(1)新一代信息技術材料

擴大8-12英寸硅單晶拋光片和外延片產能,加快6英寸半絕緣砷化鎵等研發生產。開發生產高精度、高穩定性、高功率光纖材料,提升光電功能晶體材料研究開發和產業化水平。 推動ArF光刻膠、正性光刻膠材料綠色發展,改進光刻膠用光引發劑等高分子助劑材料性能,提升拋光液材料環保性。推進聚碳酸脂類改性材料在智能硬體殼體應用,增強產品美觀性、耐磨耐熱性和絕緣性。

(2)生物醫用材料

加大鈦合金椎弓根釘、純鈦接骨板等脊柱植入材料開發力度,提高關節類、創傷類骨科植入材料性能。重點開發生物仿生納米葯物控釋材料,增強納米粒子靶向、緩釋、高效性能。 發展醫用苯乙烯類熱塑性彈性體等醫用高分子材料,提升醫用泌尿植入管、醫用導管性能水平,提高密封塞等葯用包裝的安全性。

(3)新能源材料

重點突破高端鈷酸鋰等鋰電池正極材料制備技術,發展硅碳附件、中間相炭微球等負極核心材料,推進六氟磷酸鋰電解液材料生產線落地。 引入氫燃料電池關鍵材料企業,研發長壽命高分子質子交換膜,發展高性能碳纖維紙等氣體擴散層基材。推進太陽能光伏硅材料擴大產能,加快發展銅銦鎵硒等太陽能薄膜電池材料。

(4)高端裝備材料

積極開展首批次應用示範,推進高強度止裂厚鋼板及船用耐腐蝕鋼產業化技術開發。面向國產大飛機需求,引入先進航天材料生產技術和工藝,發展飛機風扇、反推裝置用碳纖、玻纖等高性能纖維材料。開展鎂鋁合金薄板產業化制備技術攻關,加快輕量化鎂鋁合金材料在 汽車 車身、底盤、輪轂等領域應用。開發綜合性能稀土永磁材料,提升智能製造裝備感測器、伺服電機用釹鐵硼永磁體、釤鈷永磁體性能。

(5)節能環保材料

發展混合基質膜、高性能中空纖維膜等氣體分離和水處理膜材料,拓展膜材料在水污染、空氣污染治理領域應用。推進硅氣凝膠、碳氣凝膠技術革新,降低氣凝膠生產成本,擴大氣凝膠在建築節能、保溫領域應用。重點開發低輻射鍍膜玻璃、熱反射鍍膜玻璃等高檔節能玻璃,加速產品優化升級。加快天津市生物基材料製造業創新中心建設,推進生物基聚乳酸材料技術開發及成果轉化。

(6)前沿新材料

深化與中國航發北京航空材料研究院等高校院所合作,推進石墨烯材料產業基地建設,發展石墨烯防護裝甲材料、石墨烯導電漿料、石墨烯彈性體材料等。推進高溫超導電纜材料開發,革新高溫超導薄膜技術,推動超導技術實用化。發展三維(3D)列印用合金粉末材料、納米陶瓷材料,開發粉末霧化制備關鍵技術和快速制模工藝。

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