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我校广西科学技术奖项成果系列展(一)木质纤维改性及其在重金属污染修复中的应用(2022-07-30)

点击数:10 时间:2022-07-31 10:31 来源:广西大学

木质纤维是地球上丰富的可再生资源,每年产生大量秸秆等农林废弃物,但目前的有效利用率不到40%。农林废弃物含有丰富木质纤维,从中提取或转化利用木质纤维已经成为农林废弃物的重要利用方向和关键领域,可以“变废为宝”,对我国“碳达峰、碳中和”战略具有重要意义。我国重金属污染治理形势严峻,绿色高效的修复材料与装备相对匮乏。广西大学朱红祥教授团队致力于纤维素高值化利用及环境保护的应用基础理论研究、关键技术与装备的开发及产业化应用,在木质纤维改性及其在重金属污染修复领域的工程理论与技术应用取得了突破性标志成果。广西大学作为第一完单位的成果《木质纤维改性及其在重金属污染修复中的应用》获得广西科学技术进步一等奖。

创新点一:突破木质纤维素高值化利用的技术瓶颈

以农林废弃物为原料,朱红祥教授团队构建了基于木质纤维的液-固体系一步快速转化技术,开发了具有高效吸附性能的木质纤维基多重金属离子吸附材料,攻克了废水中多重金属离子难以同步深度净化的难题;开发了木质纤维-天然矿物质插层耦合的多重金属长效钝化材料,解决了重金属污染土壤难以长效修复的难题。基于木质纤维基多重金属离子吸附材料,开发了重金属污染废水“螯合吸附+回收再生”一体式深度处理技术,实现了污染废水的高效处置、快速响应及超低排放;开发了木质纤维基多重金属吸附材料和海绵状膨润土装填的渗透袋模块式“深埋式高渗透反应墙”净化技术,实现了多重金属污染地下水的原位同步截留与持续深度净化,攻克了污染废水原/异位处置过程多重金属离子难以同步深度去除的净化技术瓶颈。木质纤维基改性材料的开发利用有效提升了木质纤维资源的高值化利用,践行了重金属污染的绿色治理与修复。

木质纤维基多重金属离子吸附材料的制备

创新点二:攻克木质纤维在重金属污染治理中应用的核心难题

基于多重金属离子长效钝化材料,开发了重金属污染土壤修复的“三级破碎-三段混合”异位一体化智能修复技术,实现了钝化材料的精准添加与污染土壤修复效果的长期稳定;开发了移动式原位“三重管注浆-螺旋搅拌”稳定化修复技术,攻克了高湿黏污染土壤原位处置的药剂添加难、注药半径小、增容比高的核心难题。提升了我国重金属污染废水及土壤的绿色修复的装备技术和产业化水平,经济、环境和社会效益显著。

技术成果广泛应用于重金属污染的矿山、农田、工业污染场地、流域等领域,目前已在广西、河北、湖南、福建、云南等省份60多个重金属污染治理修复工程项目中应用,近3年经济效益超9亿元,累计达到15亿元。

广西河池重金属污染场地污染治理与生态修复工程

奖励成果采用农林废弃物为原料,开发了具有高效吸附性能的木质纤维基多重金属离子吸附材料,研发了配套技术装备,应用于重金属污染治理的全生命周期,精准治理污染,实现了废水中多重金属离子的同步快速高效去除,保障了污染土壤中重金属的长效钝化与稳定化。有效提升了木质纤维资源的高值化利用,实现了重金属污染的绿色治理与修复,解决了木质纤维在重金属污染治理中的产业技术瓶颈。

项目组牵头起草并发布相关标准5部,获授权专利30项,在化学工程期刊(Chemical Engineering Journal)、美国化学学会可持续化学工程期刊(ACS Sustainable Chemistry & Engineering)、糖聚物期刊(Carbohydrate Polymers)等国内外期刊发表学术论文100余篇(SCI收录50篇)。成果在重金属污染的矿山、农田、工业污染场地、流域等领域广泛应用,项目技术达到国际领先。

该项目主持人为广西大学轻工与食品工程学院朱红祥教授,博士研究生导师,王双飞院士秘书,广西大学研究生院博世科分院副院长,广西博世科环保技术研发总监。中国生态学会生态工程专业委员会委员,广西科协常委,广西知识产权“十百千”领军人才。先后主持及主要参与国家及省部级项目30余项。发表学术论文100余篇(其中SCI检索60余篇)获授权专利及软件著作权20余项。

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