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專家信息 | 招聘英才 | 新型綠色環保型增塑劑合成工藝研制成功
| 高濃度有機工業廢水的技術 | 新型高效、高分散、非晶態脫硫催化劑

專家信息 :

張敬暢、教授、博士生導師、現任北京化工大學現代催化研究所所長。 在張敬暢教授的領導下北京化工大學現代催化研究所在1998年成立,依托于化工資源有效利用國家重點實驗室,是教學、科研一體化的研究單位。研究所現有教授三名(其中有雙聘院士一名),若干名副教授和講師以及海外歸國的青年博士充實科研隊伍。儀器設備齊全,科研經費充足,每年從國內外招收一定量的博士生、碩士生和高訪人員從事科研工作。

其他社會兼職:

國家科技部生產力促進中心委員會委員;

兗州煤礦國家工程中心學術委員會委員;

科技導報編委會委員;

北京化工大學校學位委員會委員;

北京化工大學授予的一級項目主持人。

作為項目主持人完成項目如下:

1.國家863攻關項目1項;

2.國家95攻關項目1項;

3.國家自然科學基金3項;

4.中國化工部科技重點攻關項目1項;

5.國家教育部博士點基金項目2項;

6.中國石化總公司科技項目2項;

7.國際及大中企業合作項目若干。

指導研究生人數:

總共指導的人數:博士后2名,博士20余名,碩士70余名,畢業研究生大多從事科研工作,擔任主要領導崗位或出國繼續深造。

研究方向及研究領域

一、新型催化劑的研究與開發

(1) 完成國家九五科技攻關項目及化學工業部科技攻關項目

作為項目負責人完成國家“九五”科技攻關項目及化學工業部科技攻關項目各一項。

本研究攻克了羰基合成催化反應中長期以來技術難關——銠催化劑的流失問題,既解決了貴重金屬由于流失對環境污染問題,又實現了催化劑的回收和循環使用的目的,達到了即充分利用資源又有利于環境友好,并獲國家兩項專利,通過了省部級鑒定,專家一致認為研究成果已達到國際領先水平,并獲國家科技部、財政部、計委、經貿委四部委頒發的“九五”國家重點科技攻關優秀成果獎。

(2) 煤油及粗苯中超深度脫硫脫氮加氫技術和催化劑的制備

本研究所的催化劑Mo/TiO2、Ni-Mo和Co-Mo廣泛應用于煤油、粗苯脫硫脫氮,可使硫的含量降低到1ppm左右,噻吩含量可降低到0.5mg/kg,所研制的催化劑性能達到國際水平。

(3) 固體酸催化劑的研究

與大型企業合作共同開發研究新型固體酸催化劑替代H2SO4、HF廣泛應用于有機酸的酯化反應及烷基化反應中,收到極好的效果,研制的負載型催化劑用于丙烯酸酯化反應中,其活性可達99%以上。實現了催化劑的回收和循環使用,解決了由于產物凈化分離給環境和生活帶來的污染。目前正承擔著石化總公司科技項目一項。

(4) 綠色催化過程的研究

目前正在執行的國家自然科學基金和教育部博士基金各一項。

采用無毒超臨界CO2流體替代對環境污染對人體有害的有機溶劑,或無溶劑的綠色催化反應,提高催化反應速率,本研究用于丙烯氫甲酰化反應,與常規相同條件氫甲;磻容^,催化活性提高2.5倍,催化劑選擇性提高了2.7倍,并實現催化反應分離凈化一體,從根本上控制化學反應對環境的污染。從理論上研究超臨界CO2及二元或多元體系的相平衡行為,為超臨界催化反應提供理論依據。

二、納米、納米復合材料及光納米催化劑的研究

作為項目負責人先后承擔并完成國家863項目一項,國家自然科學基金項目五項,教育部博士點基金一項。和耀華玻璃廠合作共同開發的低輻射自潔凈玻璃,2004年7月已投放市場年產量可達360萬m2。研制出的自潔凈陶瓷,已廣泛應用于醫院、公共場所和家庭衛生潔具等。

采用Sol-Gel結合超臨界流體干燥組合技術先后合成了納米TiO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、SiO2、Al2O3、CaCO3、CdS、ZnS、MoO3、CeO2、CuO、CoO、NiO及其二元氧化物Ti-Zn、Ti-Sn、Ti-Si、Ti-Al、Ti-Zr、Ti-Ce、Ti-Fe、Ti-Mo、Ti-W、Ti-Cu、Zn-Cd、Fe-Mn或多元復合氧化物Ti-Sn-Si、Ti-Ce-Si、Fe-Mn-Cu等。其中采用Sol-Gel結合超臨界流體干燥組合技術制備的TiO2、ZnO納米粒子具有粒子呈球形,粒徑分別為5-8nm和10-15nm,分散性好,粒度分布均勻,比表面積大,熱穩定性好等特點,將其應用在光催化降解有機或無機污染物方面顯現了較高的光催化活性,可以廣泛應用在解決環境污染問題領域。針對TiO2在光降解實際應用方面存在的問題:光利用率不高,量子效率低,機械強度和熱穩定性不好等缺點,本研究所開展研究了改性的二氧化鈦基納米二元、三元復合光催化劑,明顯增強了二氧化鈦的光催化活性、機械強度和熱穩定性,并且發現有些復合粒子的光吸收帶邊向可見光方向移動,提高了二氧化鈦的光利用率,為光催化劑的工業應用奠定了良好的基礎。

本研究所所研究的納米TiO2、ZnO及其一些改性的納米復合材料已證實對大腸桿菌,結核桿菌、溶血性鏈球菌、金黃色葡萄球菌、感冒病毒等細菌病毒有一定的殺傷能力。目前正積極開展納米二氧化鈦在殺菌消毒方面的應用,利用二氧化鈦光催化劑具有殺菌,殺死病毒,除臭,防污自清潔等功能,本實驗室采用溶膠凝膠法和化學氣相沉積來制備和涂覆具有光催化性能的二氧化鈦膜以及改性了的二氧化鈦膜的自潔凈玻璃,可以充分利用自然界或者人為的紫外線,加速殺菌,消毒過程,在這方面的研究已經取得了突破性的進展。同時還積極籌備將納米二氧化鈦制成二氧化鈦-有機納米復合材料,二氧化鈦-高分子納米復合材料,制成人造絲及天然纖維。例如含有二氧化鈦的人造尼龍,人造聚酯。以含有二氧化鈦的棉或絲制成布匹,進一步加工成醫用人員用的防護服,患者用的醫用服裝,被褥,口罩,手套等,具有廣闊的應用前景。本實驗室制備的ZrO2、SiO2、Al2O3等納米粒子具有粒徑。5-10nm),分散性好,比表面積大、表觀密度小、發達的微孔結構、孔分布窄且均勻和性能穩定等特性,可以作為新型催化劑載體、選擇性吸濕劑和添加劑應用在絕緣、絕熱材料和橡膠、農藥、造紙、油墨、塑料加工等行業。制備的納米CaCO3具有粒度和形貌可調控等優點,可以開展其在橡膠、塑料、涂料、造紙及油墨等領域的應用。同時制備的納米溴化銀具有很好的感光性能。

本實驗室還開發了單質Cu、Cr、Zn、Ag、Ni等金屬元素的納米材料。其中制備的納米銅粒徑在10nm左右,開發的納米銅潤滑油具有比同類產品更好的抗壓和耐磨性能。目前正積極開展利用超臨界流體對有機、高分子材料高度溶解性制備無機-有機(高分子)納米復合材料,廣泛應用于光電材料、半導體材料、信息材料、催化劑材料及紡織等多方面。并已取得顯著的成果。

三、納米光催化劑光泛用于工業廢水處理和污水處理

  研究制備出多組分雙光子復合納米光催化劑。該催化劑在太陽光的照射下強烈的吸收光能,迅速產生光生電子和自由空穴,同時使它們快速分離,對有機物迅速氧化降解成二氧化碳和水,使工業廢水、污水降解達到排放標準。是目前工業廢水和污水處理最有效最先進的方法。本研究開發的多組份雙光子復合納米光催化劑是新一代光催化劑。其中的納米復合光催化劑系列用于降解水中的有機物,例如甲醛、甲苯、二甲苯、苯酚以及甲基橙和工業水排放的的丙烯酸等收到很好的效果,可使工業廢水中的COD值由3000ppm降到95ppm左右,達到國家廢水排放標準。

四、可控制化學與能源化學

制備高催化活性和高選擇性的催化劑,以實現最大程度的從反應物定向合成目標產物,減少副產物的生成,用以催化劑控制產物分布,實現即充分利用資源,又防止副產物生成對環境污染。另外,目前石油資源日益趨于枯竭,而我國又是煤和天然氣資源豐富的國家,開發以煤和天然氣替代石油資源是涉及國家能源安全,具有可持續發展戰略意義的課題,

本研究所長期開發了以煤和天然氣為資源的合成氣定向合成乙烯、丙烯和丁烯的課題,先后得到化工部,國家自然科學基金多項資助,又得到中石油天然氣總公司大力支持幫助。研究出高效的Fe3C納米催化劑,催化劑粒徑為2-4nm,合成氣高效定向合成乙烯、丙烯和丁烯,CO轉化率達96%,低碳烯烴選擇性達76%。研究成果屬國際領先水平,引起當今國際上學術界的關注,于1998年被評為化學工業部科技進步二等獎。

本研究所研究的由植物油和城市廢食用油制備生物柴油,測試結果表明,各項指標已達到或接近柴油指標,開辟了一條由可再生資源生產柴油和清潔燃料的新工藝,另外可得到甘油等高附加值的產品。本研究已成功通過1000升的中試工藝實驗,有待進一步擴大生產。

本研究所在由甲醇制醋酸的項目上也有一定的基礎研究,可采用固定床反應器工藝,其催化成本低,生產連續,降低生產成本。

論文發表、收錄、申報專利及鑒定情況

張敬暢教授所領導的科研集體,研究內容豐富,基礎理論扎實,思想活躍,勇于創新,以不斷創新的成果展示在世界科學研究領域面前。

先后發表論文近200余篇,近40余篇被SCI收錄和20余篇被EI收錄。

申報國家發明專利20余項,已獲批準國家發明專利10余項。

由兩項研究成果通過了國家及部委鑒定。

每年有國際和國內的同行專家來研究所進行學術交流和講學,并可互派研究生進行國際合作。

主要榮譽,獲獎情況

獲獎:1. 1998年《費托合成納米催化劑催化基本原理的研究》獲“化學工業部科技進步二等獎”(本人為第一獲獎人);

2. 2001年《羰基合成負載水相催化劑的創研與開發》獲國家科技部、財政部、國家計委、國家經貿委四部委頒發的“九五國家重點科技攻關優秀成果獎”(本人為第一獲獎人)。 

招聘英才 :

為加速“北京化工大學理學院現代催化研究所”的建設,現向國內外招聘高層次杰出人才:

招聘研究方向:

1.  新型催化材料研究

2.  納米材料制備和納米催化劑

3.  綠色化學、綠色催化過程,含超臨界催化反應

4.  能源化學(含C1化學),環境激素治理與環境修復

5.  催化領域其他研究方向

招聘條件:

1.  具有教授或副教授職稱,具有博士學位;

2.  具有催化學科及相關學科的科研背景,和較豐富的科研經歷,有較深的學術造詣,可承擔本領域的學術帶頭人的重任;

3.  具有扎實的專業理論基礎、科研思想活躍、勇于創新,具有承擔國家重大科研項目的能力;

4.  熱愛教學和科研工作,科研態度嚴謹,待人誠懇,具有團隊合作精神。

有關個人待遇問題可與有關人事部門面談。

聯系方式:

有意應聘者請將個人簡歷發至  Zhangjc1@mail.buct.edu.cn

聯系電話:(86-010) 64434904    張敬暢

地址:北京化工大學北三環東路15號  北京化工大學人事處

郵編:100029

高濃度有機工業廢水的技術 :

一、引言    

為了保護好生態環境,治理和改善由于迅速發展的化工和石油化工帶來的日益嚴重環境污染問題,不斷地改進、創新、開發工業廢水處理方法和工藝是當前科研工作研究的熱點。

二、現階段工業廢水處理技術

當前工業化處理方法主要有以下幾種:

1、活性污泥法:該法對低濃度廢水有獨特的處理效果。但由于有機物的分解需要較長時間,故其處理周期也比較長。

2、焚燒法:高溫下用空氣氧化處理丙烯酸工業廢水的一種比較有效的方法,也是工業廢水廢水處理目前應用最廣泛的手段之一。但是采用焚燒法需要消耗大量的燃料油,故操作費用昂貴,此外,在焚燒過程中放出大量有毒害的氣體,污染環境。

3、濕式催化氧化法:目前處理高濃度廢水采用的主要方法,濃度較小的廢水通常需要濃縮處理,但是由于該工藝是要求在高溫高壓下進行,而且在反應過程中一般在強酸性介質中進行。對反應器的材質提出了耐高溫耐高壓和耐腐蝕等較苛刻的要求。

4、直接氧化法:用強氧化劑將廢水中的有機物氧化成CO2和H2O,但是此法成本高,且通常都難以將有機物一步氧化到無機物。

三、北京化工大學現代催化研究所光催化氧化技術研究新成果

目前光催化氧化技術處理有機工業廢水是近幾年來研究的新技術、新方法。由于其成本低,無二次污染等優勢,引起了當代科技領域的關注。

北京化工大學現代催化研究所經多年努力研究開發一種新型高效納米復合光催化劑,使二氧化鈦負載到載體上,制備出粒徑為5~40nm的負載型高分散納米復合光催化劑,大大提高了光催化活性,同時,采用摻雜納米金屬氧化物、納米金屬粒子及非金屬元素的方法,使光催化劑吸收波長向可見光區移動,降低了光生電子和空穴的復合,成功實現了在可見光照射條件下的光催化氧化過程,節省了能源,達到了充分利用太陽能的目的。

此外,北京化工大學現代催化研究所對光催化的應用工藝進行了優化,成功實現了對高濃度(10000mg/L~40000mg/L)有機工業廢水的光催化氧化。通過利用改變光照條件和光照時間、調節廢水pH值、催化劑用量、加入適量氧化劑的協同效應,降解工業廢水。并設計了成套的工藝反應設備系統,從而可將高濃度有機工業廢水COD值降到國家工業廢水排放標準100 mg/L以下。

四、光催化劑成本

降解濃度為10000ppm的工業廢水,催化劑用量1~6Kg/m3,計算成本(包含了電費、人工費等)為每噸廢水花費約40~120元,成本低于活性污泥法、焚燒法、濕式氧化法及直接氧化法等幾種工業廢水的處理方法。

本技術具有獨立知識產權,已申報國家發明專利。

聯系地址:北京化工大學現代催化研究所32#信箱

聯系電話:010-64434904

聯系人:  張敬暢

電子郵箱:zhangjc1@mail.buct.edu.cn

新型高效、高分散、非晶態脫硫催化劑 :

隨著世界環保法規的日趨嚴格,煉油工業再生產和環保方面都面臨著巨大的挑戰和機遇。各種生產清潔燃料的催化技術竟相的發展,尤其是生產低硫、超低硫甚至無硫的燃料技術。根據世界環保法所提出的要求以及各個國家提出的發展標準對石油產品中硫的含量提出了越來越苛刻的限制:2000年12月,美國EPA(Environmental Protection Agency環保署)發表了柴油低硫化規定,到2006年9月美國80%的柴油硫含量要從500 ppm降低到15 ppm以下,2010年要全部達到該限定目標。歐洲已經在2005年1月1日開始實施10 ppm以下的“零硫”柴油標準。世界燃料委員會在頒布的最新車用清潔燃料規范中,對硫含量要求甚嚴,在第Ⅲ、Ⅳ類中,限制柴油硫含量必須分別小于30 ppm和為“零”(<5~10 ppm)。從低硫柴油、超低硫柴油到以后的無硫柴油,總的發展趨勢是對深度脫硫的要求越來越嚴格。典型的加氫脫硫催化劑是以氧化鋁為載體,VIB族和VIII族金屬組分構成的,最常用的VIB族元素是鉻、鉬、鎢,VIII族元素是鐵、鈷、鎳。由現有催化劑的制備工藝已經不能滿足現在對低硫燃料的要求,迫切的需求開發出一種能夠深度脫硫的催化劑。

北京化工大學現代催化研究所經過多年的研究成功的研制出了高活性、高分散、深度脫硫催化劑,該催化劑能夠應用在汽油、柴油等油品的深度脫硫。本催化劑能夠使油品中噻吩的含量從40000ppm降到0.5ppm以下,并有較強的抗積炭的能力,延長了催化劑的使用壽命。本催化劑不僅具有很好的脫硫的效果,而且降低了催化劑的制造成本。目前同類的催化劑國外的銷售價格約為16萬/噸,而本催化劑的成本為7萬/噸,這其中包括制備催化劑所需耗的能源、設備折舊費和人力資源費,并且該催化劑擁有自主的知識產權,已申報國家發明專利。

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新型綠色環保型增塑劑合成工藝研制成功 :

技術簡介:北京化工大學現代催化研究所經多年研究,開發研制出優良的綠色環境友好疏水性固體酸催化劑,本工藝使用該催化劑催化合成出檸檬酸三醇酯類增塑劑。該工藝綠色環保,無廢水,廢氣,廢固“三廢”污染;使用的疏水性固體酸催化劑催化活性高,選擇性好,耐水性強,且具有反應時間短,后處理工藝簡單,催化劑易分離,且可回收循環使用等優點;并且不腐蝕設備,無環境污染。

技術指標:產品經紅外光譜,氣相色譜檢測,得到的譜圖與標準譜圖一致;產品質量無色澄清透明,轉化率達99.5%,收率可達96.25%。

應用范圍:本產品為無毒增塑劑,廣泛應用于各類樹脂的增塑劑,可取代有誘發致癌危險的鄰苯二甲酸酯,用于高檔食品包裝材料、醫療器具、兒童玩具等方面,且有殺毒滅菌的功效,熱穩定性好,被美國食品與藥品管理局(FDA)批準用于食品包裝、醫療器具、兒童玩具、個人衛生用品等方面的增塑劑。

本品為無毒增塑劑,廣泛應用于纖維素樹脂和乙烯基樹脂的增塑劑,食品中作為膨松保型劑能很好地提高烘烤食品的發泡性能,改善膨松狀態,作為抗氧劑用來穩定大豆油、色拉油、人造奶油、起酥油及其他食用油脂,作為增香劑可用于軟飲料冷飲、糖果、焙烤食品中增加風味,還被用作螯合劑和載體溶劑。特別適用于油墨涂料,無毒PVC造粒,制藥工業,兒童軟質玩具,醫用制品,調配香精香料,化妝品制造等行業。

效益分析:現階段,國類的檸檬酸三乙酯的市售價為21000元/噸,國外美國的售價為18000元/噸,本工藝的生產成本為12600元/噸,可盈利空間:8000元/噸。工藝簡單,對設備要就不高,固體酸反應工藝對設備無腐蝕。

合作方式:小試技術轉讓,簽訂技術合同。

本技術具有獨立知識產權,已申報國家發明專利。

聯系地址:北京化工大學現代催化研究所32#信箱

聯系電話:010-64434904

聯系人:  張敬暢

電子郵箱:zhangjc1@mail.buct.edu.cn

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