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亚博体育欧冠投注 大气污染控制研究所

作者: 来源: 日期:2019-04-03 21:43:41 人气:

所 长:王睿 教授

副所长:王艳 教授

主要成员:赵大传 副教授

副研究员

常景彩 高级实验员

博士后

简介:大气污染控制研究所立足于我国当前亟待解决的大气污染问题,利用现代先进的调查方法和实验研究技术,对大气中污染物迁移转化机理及其对人类健康的影响进行深入系统的研究,并针对当前生产生活中常见气态污染物或其源头的催化转化治理技术,开发高效绿色环保的新型催化剂。同时推进清洁生物质能源的研发工作。

通过大气污染研究所各成员的不懈努力,研究所在大气污染控制催化新材料,大气污染治理技术和大气污染形成机理方面取得了一系列有自主知识产权的标志性创新成果及科技奖项。大气污染控制研究所旨在通过所内成员团队合作和技术集成创新,在积极争取国家项目立项的同时,拓宽发展渠道,争取国内企业集团及地方资金支持,继续深化国际合作与交流。在学科发展,人才培养及社会服务方面做出重要贡献。

王睿,工学博士,教授,博导。大气污染控制研究所所长。2005年入选国家教育部“新世纪优秀人才”支持计划,2000年入选国家教育部“高等学校骨干教师”资助计划。主要从事环境工程领域的三废治理、环境催化新材料、环境化学等方面的研究。已主持或完成包括“国家自然科学基金”、国际合作协议项目、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、教育部科技重点项目、教育部“博士点基金”及重点课题、教育部“高等学校优秀骨干教师资助计划”项目、国家外专局重点项目、中石化项目、省攻关计划及重大专项、“优秀青年科学家科研奖励基金”、省自然科学基金及其它课题三十余项。先后应邀在国外的多种学术会议与双边交流中作主题报告及邀请报告30余次。以第一或通讯作者在包括Appl Catal B: Environ, J Hazard Mater, Chem Eng J, J Clean Prod, Catal Today, Appl Surf Sci, Ind Eng Chem Res, Renew Energ, Fuel Proc Technol, Sep. Purif. Technol., Catal Comm, Catal Lett, New J Chem, Appl Organomet Chem等三十多种国际主流学术期刊在内的期刊上发表论文130余篇,SCI/EI收录90余篇。申请国家专利 42 项(发明专利34项、实用新型8项),获授权国家专利 27项(发明专利19项、实用新型8项)。出版英文著作章节5部,应邀为John Wiley and Sons编辑英文著作1部。以第一排名先后荣获包括省部级科技进步二等奖、省青年科技奖、省优秀自然科学论文一等奖、省高校优秀科研奖在内的各类学术科技奖励二十多项。

近期代表性工作图示如下:

1.用于烟气脱硝的新型生物炭质复合材料催化

2.水体中锂的印记-光控协同回收

3.水体中锂的选择性回收

4.结构新颖性能优异的核壳型氧化脱硫催化剂

王艳教授课题组长期致力于大气环境化学和环境空气质量健康影响领域的研究,研究方向包括云雾和降水化学,气溶胶化学,汞的环境地球化学循环,持久性有机污染物环境监测和大气输送规律,空气污染健康风险评估等。主持和参与“973”酸雨项目子课题、科技部重点研发计划、欧盟地平线H2020计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省科技发展计划项目以及地方委托的科技开发和技术咨询项目30余项。目前与纽约州立大学、香港理工大学以及德国莱布尼兹对流层研究所保持紧密的科研合作和交流互访。

课题组在华北城市站点以及泰山、衡山、庐山、香港大帽山和非洲佛得角等野外站点开展了环境空气质量监测和大气云雾观测实验。综合研究SO2、细颗粒物、大气汞、多环芳烃、VOCs等大气污染物的排放来源、迁移转化和大气传输等。同时进行了空气污染对呼吸道疾病影响的流行病学研究,评估细颗粒物污染成分的健康风险。以第一作者和通讯作者在Environmental Science & Technology,Atmospheric Chemistry and Physics,Journal of Geophysical Research-Atmospheres,Science of the Total Environment,Atmospheric Environment等环境和大气科学相关领域发表SCI论文70余篇。研究成果获各种奖励23项,其中教育部科技进步二等奖1项,山东省科技进步三等奖6项,山东省环境保护科学技术一等奖2项、三等奖1项,山东省软科学二等奖1项。

部分研究成果展示:

(1)云内硫转化研究

在观测的基础上采用Se示踪和模型计算研究云雾水中S(IV)的氧化过程。结果表明,泰山云雾水约30%硫酸来自S(IV)的氧化过程,H2O2和O3贡献相当,O2(Fe, Mn)催化氧化贡献16%;衡山云雾水约20%的硫酸来自S(IV)的非均相氧化过程,云雾液相氧化以H2O2为主。对S(IV)在大气中的液相反应机制有了全面认识,揭示了我国酸雨形成机制。


(2)汞的云内迁移转化

泰山持续云雾事件中液相汞的迁移转化观测研究。结果表明,云雾水汞主要来自大气颗粒汞的云内清除,云水颗粒相汞(PHg)的浓度与云滴数浓度(Nd)变化趋势一致;液相汞的化学形态随云雾过程的进行发生了不可逆改变。该研究成果为全面探索大气汞的地球化学循环奠定了基础。

(3)多环芳烃(PAHs)来源及长距离输送

庐山大气PAHs气粒分配(左图)和污染来源研究(右图)。结果表明,低环PAHs集中分布在气相,而4-6环PAHs更多存在于颗粒相,污染气团的长距离输送导致颗粒相PAHs分配系数偏高;柴油车排放,工业燃煤,炼焦和垃圾焚烧是PAHs的主要来源。

对衡山大气PAHs的潜在源区分布研究结果表明,高浓度的PAHs主要来自我国东部沿海和华北地区工业活动污染物的长距离输送,而华南地区和局地气团对PAHs的贡献普遍较低。


(4)空气污染健康影响

空气污染物引起呼吸道疾病急诊流行病学研究。结果表明,空气污染物PM2.5,SO2和NO2浓度增加,呼吸道疾病急诊率风险明显升高,但呈明显滞后效应;女性更容易受SO2和NO2污染的健康影响(左图)。多污染物模型校正结果(右图)表明,PM2.5污染是引起城区居民呼吸道疾病急诊风险上升的主要因素。

空气污染健康风险评价结果表明,济南市区PM2.5重金属的致癌和非致癌风险超出安全限值4-16倍,其中砷的健康风险最高;燃煤排放源的重金属具有显著的非致癌风险(42%),其次为冶金工业源,而燃煤和机动车排放源具有较高的致癌风险。研究成果为调整能源结构、制定污染物防控措施提供一定科学依据。

赵大传,副教授,硕士研究生导师。主要研究方向为环境污染控制工程技术、环境影响评价。参加了国家级重大项目(水体污染控制与治理科技重大专项)研究和国家级一般项目研究、参加了省级课题1项、鉴定省级科研课题2项。1项研究成果获“92北京国际发明展览会”银奖(第三位),并于1992年被山东发明协会评为优秀发明奖(第三位)。发表论文40余篇。研究特色是环境污染治理技术、废水深度处理技术、环境影响评价等。

主持山东省教委教学研究课题1项(山东省高等学校教学改革试点专业(环境工程))。以第一作者编著《工业环境学概论》(1999年8月)和《工业环境学》(2004年9月)教材2部,参加编写《大学工科化学》(1996年8月)教材1部。1987年获得临沂市青年教师讲课比赛一等奖。1995年获得山东工业大学数理系青年教师讲课比赛一等奖。

历年担任本科生普通化学、工程化学、水污染控制工程、专业英语、环境学概论等课程和研究生水和废水处理原理、废水生物处理数学模式、水处理原理、水处理新工艺及设计等课程的教学工作。

积极开展科技开发服务工作,尤其是环境影响评价工作业绩突出,历年主持编制环境影响报告书47部、环境影响报告表76部。在理论联系实际和服务社会方面形成了特色。

武艳,理学博士,现为亚博体育欧冠投注副研究员,硕士生导师,环境与健康、大气气溶胶实验室负责人,入选山东省首届“青年科技人才托举工程”,山东大学“青年学者未来计划”。2013年毕业于北京大学亚博体育欧冠投注,并于2013-2016年在美国加州大学伯克利分校和新加坡南洋理工大学联合成立的研究中心(Berkeley Education Alliance for Research in Singapore)从事博士后研究。武艳博士的研究领域,主要包括1.污染物在不同界面的迁移转化及环境效应;2.生物气溶胶的捕获、在线监测、甄别、动力学、健康效应和灭活防护等;3.环境污染与气候变化。目前,武艳博士已发表SCI论文20余篇,其中多篇发表在Environmental Science and Technology(IF:6.198), Atmospheric Environment(IF:3.629),Applied and Environmental Microbiology(IF:3.807)等环境领域国际知名期刊。另外,武艳博士具有丰富的科研项目经验,主要负责或者参与了的科研项目包括:

1. 国家自然科学基金面上项目:沉降在空调热交换器上的微生物气溶胶二次污染形成机制研究,主持,65万,2019.01-2022.12

2. 国家自然科学基金青年项目:基于离子通道传感器技术的沿海大气藻毒素特征及影响因素研究,主持,25万,2018.01-2020.12

3. 山东省首届“青年科技人才托举工程”,主持,15万,2018.10-2020.12

4. 山东大学“青年学者未来计划”,主持,50万,2019-2023

5. 山东大学基本科研业务费资助项目,2016TB007,过敏原气溶胶的电荷特性及其毒性贡献研究,主持,15万元,2016.07-2018.12

6. 国家自然科学基金面上项目:微波辐射对细菌、真菌、病毒和过敏原气溶胶灭活的研究,主要参与人,36万,2011.01-2013.07

7. 国家自然科学基金面上项目:携带正负电荷生物气溶胶的浓度、G+与G-菌种及其电荷量与基因表达机理的研究,主要参与人,82万,2013.01-2016.12

8. 新加坡国家自然基金项目:Singapore-Berkeley Building Efficiency and Sustainability in the Tropics (SinBerBEST) program,子项目“Indoor Bioaerosol”主要负责人。


主要研究成果:

(1)有害生物气溶胶的灭活与控制研究:研发了分别基于微波辐射和低温等离子体技术的高效空气净化系统,实现了在次秒级(0.06s)灭活环境空气中 96%的细菌、87%的真菌和 100%的病毒,并降低了狗过敏原(Can f 1)81% 的致敏性。与现有的灭活技术相比,这些新方法将灭活时间缩短了一个数量级,实现了生物气溶胶 灭活效率质的飞跃,为保障空气的生物安全提供了有力的科学技术;在研发的空气净化系统上进一步揭示了生物气溶胶的灭活机理,揭示低温等离子体技术主要通过活性氧物质(如 OH 自由基和单原子氧)和带电粒子流实现了灭活微生物的效果,这些物质可破坏微生物的细胞结构和基因的完整性。相关研究成果发表于环境领域著名期刊 Environmental Science and Technology 和 Applied and Environmental Microbiology 上,并被美国空军实验室(Air Force Research Laboratory)在其 生物气溶胶灭活技术报告中特别引用。同时,中国日报等国内媒体也进行了相关报道,称这些新技术在防范生物恐怖袭击、净化机动车尾气以及公共场所的空气灭菌消毒等方面有着广泛的应用前景。

(2)建筑环境中微生物气溶胶的行为表征、源与汇研究:创建了参数可控(温度、湿度、空气交换律、人口密度和行为、以及地板材料等)的微小室,研究单一环境因素与交叉因素对室内细菌和真菌气溶胶的种类、浓度、粒径分布、动力学行为特征和活性的影响,确定了单一源和交叉源对室内生物气溶胶的不同贡献;创建了新型节能空调系统,研究结果揭示生物性颗粒物在空调系统的沉降率与其粒径大小成正比,真菌气溶胶的浓度及其在空调系统中的沉降率均大于细菌气溶胶,并且这些微生物气溶胶的沉降率与冷却盘管的自身参数和操作模式有关;通过开展人的密度及活动方式对室内空气中的细菌和真菌的影响,发现室内生物气溶胶的浓度和人口密度成正相关,且人的活动可使沉降在地面上的颗粒物重新进入室内空气,从而显著提高了室内细菌气溶胶的浓度。


(3)环境生物气溶胶的捕获与在线监测:利用大气颗粒物的粒径切割头、生物气溶胶的静电场采样技术、微流控技术、大气颗粒物化学组分在线分析技术和自主设计的VGICs生物传感器技术,研发了一套高效、操作简单、快速在线检测沿海大气藻类毒素的生物传感器系统,从新的角度揭示了海洋环境尤其有害藻华对沿海大气环境的影响,研究结果也可为我国的沿海区域大气环境标准的制定、环境管理执法、公共卫生防护和有害藻华预警等方面提供更全面的理论依据和更可靠的检测方法;利用自行研制的雾滴采样系统和大气颗粒物采样器,研究远海、近海和沿海大气中的耐药细菌和耐药基因,浒苔爆发期间大气颗粒物中的抗生素耐药基因种类较多,并且检测到了转座酶,而海水无浒苔时的大气样品中检测到了万古霉素的耐药基因。

沿海大气藻毒素的在线监测系统

沿海大气中的耐药基因


目前,武艳博士将自己的科研与教学有效结合,一方面在实验室开展本科生的兴趣实验、指导本科生完成毕业设计,通过在实验室开展一定的科研项目来锻炼学生的思维和动手能力;另一方面开设了本科选修课程《大气物理与化学》和研究生课程《生物气溶胶》,在教学中注重基础知识与国际前沿的结合,让学生既掌握生物气溶胶的基础知识,又能及时了解当前国际国内研究热点,加上及时在实验室开展相关研究,可以有助于学生理解和消化课堂所学。


常景彩,工学博士,现为亚博体育欧冠投注高级实验师,硕士生导师。1995-1999年,大连理工大学 化工设备与机械专业 获学士学位;2002-2005 山东大学 动力工程专业 获硕士学位;2008-2011年,山东大学 热能工程专业 获博士学位;2013年,山东大学 机械工程专业,博士后出站。常景彩博士的研究领域主要包括烟气净化技术、气液流动与流场优化等的研究。先后负责了山东省重点研发计划、国家博士后基金、省自然科学基金面上项目,企业委托开发等20余项科研项目。常景彩博士已在Journal of Aerosol Science Journal of ElectrostaticsJournal of the Air & Waste Management Association、化工学报、煤炭学报、水利学报、复合材料学报等国内外权威期刊发表过30余篇论文,授权/公开专利40余项。

以下为近5年(201311日以后)的代表性研究成果列表

论文情况:

1. Jingcai Chang, Peng Wang, Lin Cui, Zongqiang Li, Chunyuan Ma, Xiang WangDeposition characteristics of dust on wet membrane electrodesJournal of Electrostatics2018,95:53~60SCI收录)

2. 常景彩,王翔,王鹏,崔琳,李军,李宗强,马春元,纤维水膜极板表面颗粒沉积脱落特性,化工学报,2018, 69(10): 4302-4310EI收录)

3. 常景彩,王翔,王鹏,崔琳,李军,张鑫,马春元,静电场中极板表面液膜蒸发特性研究,化工学报,2018, 12,25EI收录,网络单篇优先版)

4. Jingcai Chang, Aiping TaoMingfeng GaoJiaqiu SongChunyuan MaCollection of submicron particles by polyethylene composite materials collector.Advanced Materials Research2013.10.10321):2030~2036

5. Jingcai ChangAiping TaoMingfeng GaoJiaqiu SongChunyuan MaUsing an improved electrostatic precipitator for PM2.5 removalEnergy Education Science and Technology2013.11.1311):3221~3230

6. Jingcai ChangChunyan XuAiping TaoMingfeng GaoXiang WangChunyuan MaMechanism research on PM2.5 charging, precipitation in high electrostatic fieldJournal of Environmental Protection2015.2.1,(6:10~15

7. 王翔,常景彩*,徐纯燕,张静,马春元,线-板式静电除尘器芒刺电晕线放电特性,高电压技术,2017.01.2443(2)533~540EI

8. Xiang WangJingcai Chang*Chunyan XuJing ZhangPengWangChunyuan MaCollection and charging characteristics of particles in an electrostatic precipitator with a wet membrane collecting electrodeJournal of Electrostatics2016.4.1683(1):28~34EI,SCI

9. Xiang WangJingcai Chang*Chunyan XuPeng WangLin CuiChunyuan MaElectrical characteristics of electrostatic precipitator with a wet membrane-based collecting electrodeJournal of Electrostatics2016.2.2680(1):85~94EI,SCI

10. 徐纯燕,常景彩*,王翔,张静,崔琳,张波,马春元,亲水改性碳钢极板用于PM2.5脱除,化工学报,2016.9.01(10):4446~4454EI

专利情况:

1. 常景彩等,一种双面粘覆玻璃纤维的折流板叶片机械除雾装置及工艺,中国,ZL201510925437.0,发明

2. 常景彩等,一种快装式中心定位周向对称阳极板组装工艺及装置,中国,ZL201610970491.1,发明

3. 常景彩等,水自蒸发增湿烟气装置、干式静电除尘器及其工作方法,中国,ZL201710020360.1,发明

4. 常景彩等,一种快装式可折叠阳极板支撑结构及方法,中国, ZL20171059049.1,发明

5. 常景彩等,一种用于燃煤飞灰微珠高效脱除的表面凝膜装置,中国,ZL201420358329.0,发明

6. 常景彩等,一种用环氧树脂胶粘玻璃纤维用于碳钢阳极板表面改性的制备方法,中国,ZL201510925436.6,发明

7. 常景彩等,一种沸腾式颗粒层过滤除尘器,中国,ZL201510131147.9,发明

8. 常景彩等,一种高温电除尘器分区喷淋耦合水膜冲洗清灰工艺与装置,中国,ZL201510979728.8,发明

9. 常景彩等,可水回收的过热蒸汽干燥褐煤系统及其工艺方法,中国,ZL201510131147.9,发明

10. 常景彩等,一种利用耦合技术实现锅炉烟气达标排放的工艺及其装置,中国,ZL201410350509.9,发明

11. Jingcai Chang,Surface Condensation Process and Device for Efficiently Removing Coal Combustion Fly Ash Microspheres,US2017/0008007A1, U.S.patent.

12. Chunyuan Ma, Jingcai Chang, Technology and Device for Uniform Distribution of Water Film on Solid Collecting Plate,US8,876,950B2, U.S.patent.

13. 马春元,常景彩,一种柔性阳极板经纬限位表面张紧装置,中国,ZL2012 10594178.4,发明

14. 马春元,常景彩,一种纤维织物电极表面水膜均匀化装置及工艺 ,中国,ZL200910019222.7,发明

15. 马春元,常景彩,一种刚性阳极板表面水膜布置工艺及装置,中国,ZL201210516014X,发明

获奖情况:

常景彩,新型极板湿式静电烟气深度净化技术,教育部,技术发明奖,二,2014

代表性成果:

柔性电极湿式静电除尘技术:

利用静电除尘原理,采用新型耐酸碱腐蚀性优良的柔性阳极材料,零水耗、零碱耗条件下实现燃煤脱硫烟气清洁排放。经过以中国工程院院士为主任的鉴定委员会鉴定,为国内唯一拥有完全自主知识产权的湿式静电除尘技术,成果达国际领先水平。技术主要特点如下:

一、柔性电极湿式静电除尘技术是国内唯一拥有完全自主知识产权的湿式静电除尘技术,共申请专利40余项,2014年荣获度国家教育部技术发明奖。

二、技术成熟领先。除尘效率高达85%,比市场平均水平高10%,而且能够协同去除SO3NH3、汞等污染物,PM2.5去除率大于95%,酸雾去除率大于80%,水雾去除率大于95%,汞去除率大于70%。经过国际权威细颗粒物监测专业仪器监测,三河电厂湿式除尘器出口烟尘平均浓度稳定在3mg/Nm3以下。整体系统可靠,零碱耗、零水耗,消除设备腐蚀和废水排放风险,达到世界先进水平。

三、国内业绩多,装置安全可靠。目前,该技术已应用于国内14个电厂26台机组,总装机达10000MW,最长运行已达7年,国内燃煤机组项目运行时长远超过国内外同类技术,累计实现烟尘细颗粒物减排3000吨。装备核心材料具有优良的耐低温腐蚀性能,完全满足在饱和湿烟气环境中长期运行。同时柔性电极具有自清灰功能,极大降低了极板结垢的风险。

四、设备安装成本低,运行费用省。在同等除尘效率下,柔性电极湿式静电除尘设备由于比集尘面积大,造价相对较低。同时,系统简单,无碱液冲洗及废水处理系统,辅助设施少,零碱耗、零水耗,消除设备腐蚀和废水排放风险,运行成本比传统玻璃钢极板湿式除尘设备低40%,比不锈钢极板湿式除尘设备低50%

无组织排放源烟尘治理超低排放技术:

工业静电除尘器以其低压损、高效率低运行成本等优点,但设备普遍采用的间隔机械振打清灰方式易发生颗粒二次返混排入大气,导致设备出口排放超标,或者少数采用湿式清灰,但清灰过程中存在设备间断运行和冲洗废液排放问题,同时设备大多采用钢结构体积庞大。重要的,冶金工业生产过程产生的粉尘,例如球团生产中原料贮运、原料破碎、配料混料、破碎筛分等过程产生的粉尘,瞬时可高达几十克~几百克/立方米,铁精粉含量高达90%,这对于传统普遍采用的单级定参数烟尘治理技术存在很大的技术挑战。

针对上述工业生产过程产生的无组织排放烟尘主要物化及粒度分布特性,提出了阴阳极悬吊支撑一体化工业散源烟尘净化技术。其主要技术特征在于:

1)原创性的采用单一柔性、绝缘、疏水纤维织物替代传统阳极。基于单向(非单向)织物浸润理论,利用液体在织物纤维之间的毛细管芯吸效应,综合材料回潮率、纤维水解性、耐温、耐腐蚀性以及工程应用可行性等多方面因素,研制了具有绝缘、疏水、耐腐蚀特性的有机纤维织物作为阳极新材料。充分利用液滴重力主导的浸入扩散前期,实现了1/10水耗条件下极板表面薄水膜快速形成。该材料的创新性应用,彻底摒弃了传统的喷雾冲刷工艺,较传统水耗降低50%以上,大幅降低了设备投资和运维成本。

2)发明了一种梳型阳极分层交错快速装配装置结构,耦合了百叶窗+高效分离槽板+静电一体化三级颗粒捕获方法,提出喷淋+液膜冲洗两级颗粒清灰工艺,逐级通过过滤提浓+压滤实现颗粒原料回收资源化利用,多级捕获+多级清灰技术的有效耦合,使得本技术烟气参数突变的适应性得以大幅提升,最终实现出口粉尘浓度(粗轧机净化)为0.65mg/m?,出口粉尘浓度(混料机净化)为3.15mg/m?,工业生产过程作业环境彻底改善。


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