近日，由过程工程所研究员曹宏斌、中国环境科学研究院研究员周岳溪牵头组织编著的《流域水污染治理成套集成技术丛书（8册）》（以下简称“丛书”）获中国石油和化学工业优秀出版物奖（图书奖）一等奖。

        该套丛书为水体污染控制与治理科技重大专项标志性成果产出之一，梳理和集成了“十一五”到“十三五”期间,钢铁、石化、制药、食品加工、有色金属、印染、皮革、制浆造纸八大重点行业水污染全过程控制技术系统与应用的重要成果，形成了整装成套技术、综合解决方案和治理模式，为我国重点流域工业水污染控制与治理技术大规模应用推广提供了案例参考。
       该丛书曾入选“十四五”时期国家重点出版物出版专项规划项目，并于2023年6月获选化学工业出版社成立70周年优秀出版物。

12月19日，何梁何利基金2023年度颁奖大会在北京举行，过程工程所研究员曹宏斌荣获2023年度何梁何利基金科学与技术创新奖（产业创新奖）。2023年度何梁何利基金科学与技术奖共授予56名杰出科技工作者。

　　曹宏斌长期从事重化工过程减污降碳技术与应用研究，针对有毒难降解物质因生产工艺限制进入末端导致资源浪费、污染排放难以达标和过程碳排放高等问题，突破热解络合精馏深度分离重金属-氨等关键核心技术，在煤化工、有色、钢铁等行业100余座工程实现应用，取得显著的经济、环境和社会效益。
　　何梁何利基金由香港爱国金融家何善衡、梁銶琚、何添、利国伟在1994年创立，旨在奖励中国杰出科学家，服务于国家现代化建设。何梁何利基金遴选奖励的杰出科技工作者，已成为我国社会力量创建科技奖励的成功典范，为激发我国科技创新发展的活力、培养自主创新人才发挥了积极作用。

5月30日，第三届全国创新争先奖表彰奖励大会在京举行。过程工程所研究员曹宏斌荣获全国创新争先奖。
　　面向国家重大需求，曹宏斌创新性地将系统工程的方法应用于工业污染控制，发展了高效分离为核心、统筹生产端与末端协同优化的减污降碳协同控制新方法。聚焦煤化工水污染全过程高效控制、重金属复合污染深度分离与废水近零排放、锂电固废低碳循环利用等领域，带领团队突破了20余项关键核心技术，取得了多项重大科技成果，解决了煤化工高浓度难降解废水处理、锂电池高效循环利用与二次污染控制等一系列技术难题。技术成果应用在新能源固废处理、冶金、煤化工等行业的16项首套示范工程中，并推广应用至100余套工程，取得显著经济、环境和社会效益，为我国工业污染过程减污降碳技术创新与工业应用提供了工程案例与成套技术。
　　全国创新争先奖由人力资源社会保障部、中国科协、科技部、国务院国资委共同设立，是继国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖之后，于2017年批准设立的又一国家级重大科技奖项，主要表彰在面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康以及社会服务等相关科技创新领域作出突出贡献的优秀科技工作者和团队。该奖项每三年评选表彰一次，每次不超过10个科研团队获得奖牌，不超过30名科技工作者获得奖章。

　　曹宏斌，现任中国科学院过程工程研究所研究员，中国科学院化学化工科学数据中心主任，北京市过程污染控制工程技术研究中心主任。国家杰出青年科学基金获得者，光华工程科技奖获得者，中国环境科学学会会士，入选首批“万人计划”科技创新领军人才，享受国务院特殊津贴。曾以第一完成人获国家科技进步二等奖和国家技术发明二等奖各1项，获中国科技产业化促进会特等奖1项、省/部级一等奖4项。

日前，由过程工程所曹宏斌研究员、赵赫研究员、孙峙研究员等共同编著的《工业污染全过程控制与应用》一书由科学技术文献出版社正式出版。该书为国家科学技术学术著作出版基金项目。
　　重化工业的污染控制和治理是我国迫切需要解决的难题。我国工业污染防治以传统末端治理为主，生产端与末端统筹不够。随着排放标准日趋严格，企业治污成本高、达标排放压力大，迫切需要变革传统治污模式，开展高效污染治理，实现经济效益和生态环境保护的双赢，“工业污染全过程控制”技术应运而生。

　　《工业污染全过程控制与应用》一书共7章。编著团队历经十余年研究实践，建立了以“问题识别-内在关系揭示-控制技术研发-工程应用示范”为核心的普适性“工业污染全过程控制”技术方法，开展了“工业污染全过程控制”理念的实际工程应用探索。该书将理论与实践相结合，对工业污染全过程控制进行多角度阐述。创新构建基于污染源解析与控污策略-清洁生产过程减排-末端无害化解毒-多过程优化集成的工业污染全过程综合控制技术体系。全面阐述工业污染控制理论方法、技术与应用情况，以及未来发展方向。同时，选取焦化行业、钨行业、钒行业作为重化工行业的典型代表，从综合防控技术体系、技术优化集成以及全过程控制的工程推广应用进行示例分析。该书为工业行业污染治理的科研人员以及企业技术人员提供了切实有效的理论与方法。

10月25日，来自全国多家科研机构与科创企业的28支团队带着创新创业项目齐聚怀柔科学城，角逐2020年“国科大杯”创新创业大赛总决赛。经过激烈角逐，由过程工程所环境技术与工程研究部曹宏斌研究员和孙峙研究员指导的博士研究生康飞-“绿巨人”团队，以“退役锂电池智能循环工艺与装备”项目摘得总决赛创意组一等奖桂冠。同时，过程工程所荣获优秀组织单位奖，曹宏斌研究员和孙峙研究员荣获优秀指导教师奖。

　　本次“国科大杯”创新创业大赛共设置了五个领域的分项赛，涉及新一代信息技术、新材料、智能制造与高端装备、生物医药与医疗康养、新能源和节能环保等，来自中科院各院所、中国科学院大学、各企业的200多个项目报名参加。经过初赛和分项决赛的层层选拔，28个项目进入总决赛，决赛分为创意组、初创组、成长组3个组别，各设一等奖一名。
　　“退役锂电池智能循环工艺与装备项目”在多项原创性研究成果基础上创新性地解决了电池预处理过程中排污强度大、产品杂质含量高的难题，其开发的耦合物理放电-智能拆解等关键技术装备，可以实现对退役锂电池的短程预处理，有利于消减二次污染，从而大幅提升产品价值，助力锂电池回收产业绿色升级。
　　本次赛事活动进一步提升了科研和管理骨干的创新创业意识，激发了其创新创业动力。下一步，过程工程所将与本次大赛各主办方联合开展更多的项目对接活动，继续加大对科技合作和成果转化的支持与推动，协同构建科技创新生态环境，助力高科技产业高质量发展。

基于电子还原活化臭氧的研究思路，过程工程所开发出太阳光催化活化臭氧深度降解有机物新技术，该项新技术可大大提高废水污染物降解速率，达到传统光催化和臭氧氧化降解过程加和的95.8倍。太阳能作为一种清洁可持续的能源，将有望深度参与废水处理过程。这种耦合技术具有缓解能源压力、降低环境污染双重意义。近日，该综述论文被选为Accounts of Chemical Research 5月期封面 (DOI：https://doi.org/10.1021/acs.accounts.9b00624)。
　　废水污染和水资源短缺是制约我国社会持续稳定发展的重要瓶颈，工业废水每年产生量约200亿吨，且组成复杂、治理难度极大。臭氧氧化法是一种常见的废水处理技术，但存在有机物降解不彻底、处理出水难以达标的问题。有机物的充分降解是水污染控制领域研究者共同关注的热点和难点问题，开发出高效的深度氧化处理新技术具有重要的科学价值和社会意义。
　　臭氧氧化法处理污水过程中，一般需通过加入催化剂、光照、电场或能量场等，强化臭氧分解产生羟基自由基（·OH），深度降解污染物为二氧化碳和水。过程工程所环境技术与工程研究部曹宏斌研究员和谢勇冰副研究员长期从事重污染行业有机废水污染控制，通过开发碳基复合催化剂和梯度氧化工艺，实现了催化臭氧氧化技术的规模化工业应用。近几年，又将太阳能的高效催化作为研究重点。
　　该研究团队首先合成了不同结构和光电特性的石墨相氮化碳（g-C3N4）作为可见光催化剂，初步分析催化剂的构效关系，与德国莱布尼兹催化所合作开发原位电子顺磁共振技术，定量分析了光生电子产生、传输及还原O3/O2产生活性氧化物种的过程，揭示了光催化过程、光催化活化臭氧过程产·OH反应路径的重大差异，深入解释了两种过程高效耦合的原因（ACS Catalysis,2017,7(9),6198–6206）。在此基础上系统合成出一系列不同能带结构的g-C3N4材料，其光生电子的数量和还原能力分别取决于禁带宽度和导带底的位置，二者综合决定g-C3N4的催化性能，明确了下一步催化剂开发的思路(ACS Catalysis,2019,9,8852–8861)。在应用g-C3N4催化剂的过程中，研究了其结构和催化稳定性，由于·OH优先进攻水溶液中的有机污染物，维持了g-C3N4催化剂的相对稳定（Environmental Sciences & Technology,2017,51(22),13380-13387）。
　　此外，研究团队还对太阳能利用模式、催化剂负载和反应器设计提出了具体构想，通过与催化臭氧氧化技术有机结合，将加速提高本技术的应用进程，真正形成一种绿色高效的有机废水深度处理技术，广泛用于更多的废水处理应用场景。

　　

　　图：光催化-臭氧氧化与催化臭氧氧化相结合的新工艺

　　该文第一作者为肖家栋博士，共同通讯作者为曹宏斌研究员和莱布尼茨催化研究所Angelika Brückner教授。该工作得到国家基金委杰出青年基金、北京市面上基金和中国科学院-德国学术交流中心联合项目资助。

2019年自然科学基金重点项目-基于形态-结构精准调控的新能源废料清洁高值化利用技术基础
批准号        51934006        学科分类        ( )
项目负责人        曹宏斌       
依托单位        中国科学院过程工程研究所
资助金额        300.00万元       
项目类别        重点项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2024 年 12 月 31 日

O3与H2O2之间的peroxone反应因其可生成高活性的•OH被认为是一种有希望解决日益严重的水污染问题的技术，但它在酸性条件下反应速率常数很低(pH=3时，小于0.1 M-1s-1)。近日，中科院过程工程研究所曹宏斌，天津大学巩金龙，中科院金属研究所尹利长等人报道了一种单原子Mn固定在石墨化氮化碳上的多相催化剂，该催化剂通过改变反应路径，有效地克服了这一缺陷，从而显著促进了•OH在酸性溶液中的生成。实验和理论研究表明，Mn-N4是活性位点。作者发现了一种独特的H2O2活化生成HO2•的催化途径，克服了传统peroxone反应中HO2-作为必要引发剂的限制。

Zhuang Guo, Yongbing Xie, Lichang Yin*,Hongbin Cao*, Jinlong Gong*, et al. Single-atom Mn-N4 SitesCatalyzed Peroxone Reaction for Efficient Production of Hydroxyl Radicals underAcidic Solution. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b04569

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04569

1月8日上午，国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。我所牵头负责的“全过程优化的焦化废水高效处理与资源化技术及应用”项目荣获2018年度国家科技进步二等奖。


　　该项目主要由我所环境技术与工程研究部的曹宏斌、张懿、李玉平、李海波、盛宇星、谢勇冰、宁朋歌、赵赫、赵月红、石绍渊等合作完成，属于化学工业废物处理与综合利用和水污染防治工程领域。


　　焦化废水的稳定达标处理已成为影响生产企业水质达标排放和水回用的主要障碍，严重制约煤化工、钢铁等行业可持续发展，被国家“水十条”要求限期重点整治。项目基于污染全过程综合控制的思路，提出基于资源化减排-无害化降解优化组合的处理新方法，研发突破了酚油萃取协同解毒、非均相催化臭氧氧化等核心关键技术，并集成优化形成了焦化废水全过程强化处理成套技术，构建了工业设计基础工艺数据包，建成产业化工程，实现焦化废水资源回收和低成本稳定达标处理，满足行业和地方环境管理要求。项目研发的核心产品及技术已在煤化工、钢铁等行业得到大规模应用，包括首台套、处理规模最大在内的数十项水污染控制工程，产生了显著的环境、经济和社会效益，推动了我国煤化工行业水污染控制由国际跟跑向领跑转变。


　　该项目得到国家水体污染控制与治理科技重大专项、863等国家科技计划支持，入选水专项标志性成果和原环保部发布的《国家鼓励发展的环境保护技术（水污染治理领域）》（2015年），参加2016年举办的国家“十二五”重大成就展，显著推动了难降解工业废水处理科学技术进步，为不同难降解废水体系达标处理提供可借鉴案例。