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高源禹
生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
環境技術進步獎
項目名稱：面向重金屬廢水深度凈化的荷電重構納米復合材料研發與應用
項目編號：HJJS-2023-2-07
獲獎等級：二等獎
完成單位：燕山大學，秦皇島天大環保研究院有限公司，唐山鋼鐵集團有限責任公司，天津潤田環境科技有限公司，廣東省環境科學研究院，濟南賽辰高分子材料有限公司，廣州市環境保護科學研究院有限公司
完成人：張慶瑞，武立杰，吳海東，楊雨佳，宋雅然，趙明梅，霍俊梅，鄧一榮，劉俊卿，張宇霆，趙璐，和嫻嫻，王凌生
項目團隊部分成員照片（圖源：中國環保產業協會）
項目簡介
重金屬廢水的深度去除是水環境質量與水生態安全的必然要求。隨著冶金、電鍍、化工等工業的快速發展，重金屬廢水已成為我國最主要的廢水來源之一。現有的混凝、沉淀等處理工藝難以滿足對水質提標減排的新要求。因此，有針對性地開展重金屬廢水深度凈化技術研發與應用創新具有重要意義和現實需求。納米復合材料是實現廢水深度凈化技術創新的重要途徑，目前，國內相關技術仍面臨納米粒子團聚失活、受共存基質干擾、工作效能不高的“卡脖子”挑戰，燕山大學張慶瑞教授課題組自2011年開始，以高性能納米復合材料的研發與應用示范為切入點，提出了荷電強化納米復合材料規模創制方法及對重金屬深度降污新機制，并實施了工程應用。主要創新點如下：
1. 發明了一種基于界面荷電重構亞10nm 復合材料規模創制技術
針對現有納米復合材料存在顆粒易團聚、活性低的難點，本項目通過載體界面構建微電場環境，提出了一種界面荷電重構-提高納米粒子分散的新策略，應用該技術項目組分別在山東濟南和瑞士建成日產量20-50m3納米復合材料規模生產線兩條，實現了高分散、高活性亞10nm (<10nm) 復合材料的規模創制。
2. 建立了界面荷電重構驅動下重金屬廢水凈化新機制
針對真實廢水處理場景下，凈化過程受共存基質干擾大，降污傳質阻滯，納米粒子應用效能低的難點。本項目揭示了納米微電場效應耦合有機污染阻隔和強化重金屬傳質富集新原理；實現了在原子尺度上納米粒子高活性、高效率利用；較之美國Lewatit FO36系列復合吸附劑，其抗污染性能顯著提升，納米粒子利用率提高5倍以上，實現了 ~90% 亞10 nm粒子快速、高效利用。
3. 研發了納米復合材料為核心的重金屬廢水深度凈化技術和應用設備
針對不同廢水場景，創建了“Fenton氧化+混凝沉淀+納米復合材料深度凈化”和“納米復合材料阻隔技術”兩套集成工藝和應用設備，并在唐山鋼鐵集團、秦皇島天大環保研究院有限公司等開展了10余項水質提升、廢水深度凈化項目，建立河北省產業創新創業團隊，相關PCT 專利技術向瑞士 Bluact Technology Co轉讓。
項目核心成果授權國家發明專利17項，在Environmental Science Technology等國際著名學術期刊發表研究論文42篇，完成國家自然科學基金項目3項；第一完成人基于重金屬深度凈化方面的貢獻榮獲教育部青年長江學者、河北省杰青等多個人才榮譽稱號。
部分納米復合材料規模化生產照片（圖源：中國環保產業協會）
河北某深度凈化水質提升應用裝置（圖源：中國環保產業協會）
獲獎感言
張慶瑞 燕山大學 教授（圖源：中國環保產業協會）
重金屬廢水深度凈化與安全控制是確保水質安全的重要手段。我們在研究中始終以國家需求和重大任務為指導，致力于探索前沿科學問題。我們通過創新科技手段，將科學研究成果有效轉化為實際生產力，為環境保護事業做出積極貢獻。我們的工作堅持深入探索重金屬廢水凈化機理和技術，以確保凈化過程的高效性和安全性。在未來，我們將繼續努力，不斷推動科技創新成果的轉化和產業化，以解決環境問題、保障水質安全為己任，為國家的可持續發展貢獻更多的力量。
原標題：環保新質生產力|面向重金屬廢水深度凈化的荷電重構納米復合材料研發與應用
