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簡介：本發明公開了一種固體酸催化劑，屬于化學催化劑領域。該固體酸催化劑活性組分是硫酸鋯納米粒子，該納米粒子分散性好，具有球形、橢球形或鴨梨形結構，粒子尺寸在30-900nm。本發明所制備出的硫酸鋯納米粒子可直接作為催化劑，用于催化游離脂肪酸合成生物柴油的酯化反應。上述酯化反應的最佳反應工藝是：所述游離脂肪酸和低碳醇的摩爾比為1∶40、固體酸催化劑與游離脂肪酸的質量比為0.2、反應溫度為95℃。采用本發明催化劑，用于由游離脂肪酸合成生物柴油的酯化反應，可以使脂肪酸的轉化率提高，催化劑與產物易分離；無腐蝕性，對環境無污染；催化效率高，用量少，副產物少等優點。

該催化劑屬專利技術，適用于在20~25℃條件下處理含酚廢水和焦化廢水。 含酚廢水是一種對人類危害十分嚴重而又普遍存在的工業廢水，酚類化合物，可使蛋白質凝固，對人類、水產生物及農作物都有極大危害。鋼鐵工業、煤氣化工業中的煉焦工藝是以煤為原料，在隔絕空氣條件下將煤加熱到960~1000℃，得到焦碳和一些化工產品，同時，在生產過程中產生大量難以生物降解的芳香族有機化合物、雜環及多環化合物，且酚含量較高，處理比較困難，這些污染物如果未經處理或處理不當隨廢水排放，將對水體產生嚴重污染。尋找高效、經濟、環境友好的處理方法一直是含酚廢水處理領域的研究熱點。 含酚廢水處理目前常用的方法有：生化法、Feton試劑氧化法、催化濕式氧化法等。華中科技大學環境科學與工程學院提到（華中科技大學學報22(2005，4)79~81）生化法對焦化廢水進行處理，處理后水的酚、氰含量基本達標，但生化處理后的廢水色度仍然很高，含有大量難降解有機物，其COD不能達到國家排放標準，在不改變主體生化法工藝的情況下，還需要對生化系統的外排水進行深度處理。Fenton試劑是Fe2+和H2O2的組合（Chem. Soc．65(1894)899~9lo），在酸性（2.5~4.0）條件下Fe2+能有效地催化H2O2產生OH—，OH— 具有極強的氧化能力，它可將有機污染物在短時間內氧化降解。由于Fe2+是溶解在溶液中的，Fe2+難與反應介質分離回收，易流失和引起二次污染。催化濕式氧化法是八十年代國際上發展起來的一種處理高濃度難生物降解有機廢水的處理技術（U S 4699720,1987）。它是在反應釜中，在催化劑作用下，于高溫高壓條件下用氧氣或空氣直接將污水中的有機物氧化成CO2、H2O等無害物，以達到凈化的目的。至今有多種過渡金屬氧化物被認為對濕式氧化有催化活性，大連化學物理研究所的杜鴻章、房廉清等人在（水處理技術23(1997，2)83-87）提到的貴金屬系列催化劑的活性高、壽命長，是催化濕式氧化法較有效的催化劑，但由于該方法所用的催化劑價格昂貴，污水處理所用的設備成本高，使其應用受到極大限制。 技術內容： 主要解決的技術問題是：提出一種價格低廉，可回收的，在20~25℃條件下處理含酚污水簡便易行的催化劑。 活性炭載氧化鐵催化劑，其組分和含量為： 氧化鐵重量百分比含量為1.0~10.0％，活性炭重量百分比含量為90.0~99.0％。 活性炭載氧化鐵催化劑處理含酚廢水的方法： 取含酚廢水或焦化廢水100mL放入250mL錐型瓶中，加入制備好的氧化鐵重量百分比含量為1.0％的活性炭載氧化鐵催化劑1.5g，調節溶液pH=5．0，于20-25℃攪拌20~30min，過濾，濾液即為處理過的含酚廢水。用氧化鐵重量百分比含量為2.0％或5.0％的活性炭載氧化鐵催化劑處理含酚廢水，具有與氧化鐵重量百分比含量為1.0％的活性炭載氧化鐵催化劑同樣的效果。 與現有技術相比所具有的優點： 活性炭載氧化鐵催化劑制備方法簡便易行，價格低廉，可回收，在20~25℃條件下處理含酚污水簡便易行。活性炭載氧化鐵催化劑的制備是以三氯化鐵(FeCl3)和活性炭為原料，將鐵氧化物載到活性炭上，催化劑制備方法簡便、價格低廉、穩定性好、易于回收、催化活性高。用該催化劑處理含酚廢水，可在pH=5.0的弱酸性條件下，在20~25℃的室溫條件下直接進行，不需要加熱，大大地節約了能源，活性炭載氧化鐵催化劑可直接處理污水，不需要加H2O2或通O2，易于操作，反應條件溫和，處理成本低廉，COD能達到國家排放標準(<150mg/L)，COD去除率高，可達到94％以上。

該技術利用催化燃燒和氣固換熱的原理，將通風瓦斯催化燃燒并將其熱能進行梯級利用，不僅對保障我國的能源安全以及環境保護起到不可忽視的作用，同時還能帶動我國相關產業技術的發展，具有重大的戰略意義。該技術可以廣泛適用于包括煤礦通風瓦斯，天然氣、沼氣、石油油層氣、高爐煤氣以及鋼鐵和石化生產中的可燃廢氣在內的超低濃度可燃氣體，具有廣泛的實用性和廣闊的市場應用前景。

成果介紹2019年開始，中央環保督察組將用三年時間，完成全國第二輪督察，環保做為供給側改革重要抓手，洗牌行業格局，釋放廢水總量治理需求的存量空間，訂單數量和單價相應提升。針對 “重化圍江”現狀和化工園區的快速發展導致“三廢”排放量居高不下的窘境，東南大學納米低維凈化材料創新團隊以毒性減排為目標，重點攻關國家重大需求污染全過程除毒處理，研制的撬裝式無泥芬頓催化氧化設備，框架結構集成化、靈活機動、隨開隨用、全地形使用，非接觸式全封閉深度處理、避免交叉污染與擴散污染。適用于三高一低難降解水質的處理，也可適用于工業園區、醫藥、石油化工、煤化工等廢水處理。主要消減指標：對COD，色度有良好去除效果，去除率65-95[[%]]，B/C比提升到0.4以上，無二次污染，污泥零排放。工業水處理價值鏈包括建設階段的系統設計，設備集成，工程施工，以及運營階段的藥劑生產，解決方案，運營管理。我們可以提供系統設計，設備集成，藥劑生產，解決方案，等多層次優質服務。技術創新點及參數1.首創NSFO技術，NSFO技術耦合真空紫外光VUV的裝備化優勢，在大幅提升處理效果的基礎上避免了污泥二次污染的產生。2.精準治理：根據污染物組成、理化性質，定制催化劑與降解工藝；源頭處理，分質分流。3.環境友好：NSFO 產品日常運行基本無外排污泥，不產生異味、不影響周邊環境，可臨近居民區建設，基本消除“鄰避效應”。4.易選址：框架結構集成化，催化劑高效化，流程精簡化；整套設備高度集成于移動框架外殼中，可全地形部署，隨開隨用。5.智能化程度高、管理簡單：NSFO 產品控制系統智能化，通過自動控制系統使工況數據自動上傳，無需專人值守。6.成本優勢：投資省，占地省，人力省，出水總量省，自動化程度高，比傳統傳統芬頓法氧化工藝總成本減少30[[%]]以上市場前景1.入圍2019年南京創新周簽約項目2.入圍揚子江生態展陳，共建揚子江生態文明

針對我國對控制揮發性有機物（VOC）廢氣排放的高度重視，研發了一系列具有自主知識產權（近  30 項授權及國家發明專利）、高效凈化 VOC 的有序多孔金屬氧化物催化材料，有望應用于建筑裝飾、餐飲服務和服裝干洗、有機精細化工（包括涂料、油墨、膠粘劑、醫藥等）、涂裝、印刷、黏合、工業 清洗等行業中 VOC 的凈化處理工藝。

γ-丁內酯是一種用途極其廣泛的重要化工原料，尤其近幾年國內外需求量呈上升趨勢。現階段合成γ-丁內酯主要有1,4-丁二醇脫氫法和順酐加氫法。順酐加氫法雖然原料成本較低，但由于原料對反應器有嚴重的腐蝕，并且氫氣耗量大，產物損失較多，生產效率低，所以已經逐漸被生產廠家淘汰。1,4-丁二醇脫氫法，為目前較為先進的生產方法，但生產中仍需引入氫氣，所以氫源問題限制了一部分企業的生產，并造成設備造價提高。我組經多年的研究開發，成功研制出了高效專用工業催化劑，即在非臨氫狀態下合成γ-丁內酯，在高空速、較低的反應溫

研究團隊發展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無催化劑縮聚的新機理，采用了一類能夠形成五元環或者六元環酸酐的二元羧酸作為單體。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 聚酯是僅次于聚烯烴的第二大類人工合成高分子材料，被廣泛應用于纖維、瓶材、薄膜等領域，與人們的生產生活密切相關。大多數商品化聚酯都是采用二元羧酸和二元醇在金屬化合物的催化下通過熔融縮聚合成的。銻系催化劑是目前綜合性能最好，應用最為廣泛的催化劑，殘留在聚酯中的金屬銻對人類健康和環境有潛在危害，亟待開發新型綠色聚酯合成新方法，消除聚酯中殘留催化劑的危害。 聚酯的工業生產一般分為兩步反應：（1）二元羧酸和二元醇通過酯化反應合成低分子量羥基封端齊聚物；（2）酯交換反應脫除二元醇獲得高分子量聚酯。其中第一步酯化反應不需要外加催化劑，通過二元羧酸單體自身的羧基自催化即可進行，而所謂的聚酯催化劑實質上是第二步反應的酯交換催化劑。只通過第一步酯化反應就有效提升聚酯分子量，避免第二步酯交換反應的進行，是無催化劑熔融縮聚合成高分子量聚酯唯一有效途徑。早在高分子學科創立之初的上世紀20年代末，Carothers就研究了二元羧酸與二元醇可在羧酸單體自催化下熔融酯化縮聚，以期得到聚酯材料，然而產物分子量僅有2-5 kDa，性能太差而無法應用。酯化反應的低平衡常數和高熔體黏度下排除副產物水的困難，被普遍認為是導致自催化方法無法獲得高分子量聚酯的原因。1941年，英國化學家Whinfield和Dickson受Carothers研究的啟發創造性地提出了酯交換策略，通過酯交換反應脫除過量的二元醇合成了分子量高、力學性能優異的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），并由英國ICI公司在1946年實現工業化生產。目前幾乎所有的商品化聚酯都是通過酯交換路線合成的，但是為了克服酯交換反應的能壘，催化劑的使用不可避免。Flory在1953年出版的《Princeples in Polymer Chemistry》上對此做了總結，認為自催化酯化縮聚合成高分子量聚酯是不可能實現的。 研究團隊通過對自催化酯化縮聚機理的深入研究，得出自催化方法無法獲得高分子量聚酯的原因僅僅在于反應過程中的官能團比例失衡，而非酯化反應的低平衡常數及副產物難以排出。研究團隊發展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無催化劑縮聚的新機理，采用了一類能夠形成五元環或者六元環酸酐的二元羧酸作為單體。過量的此類二元酸與伯二元醇酯化形成羧基封端的預聚物后，通過三步串聯的基元反應：質子轉移、酸酐形成和再次酯化反應，使得體系中的醇酸官能團比例不斷趨近于等摩爾比，從而在不需要外加催化劑的條件下獲得了高分子量的聚酯。該方法中聚酯產物分子量增長呈現出獨特的“加速”模式，從而在與傳統工藝相近的時間內，通過熔融縮聚獲得了一系列的高分子量無催化劑聚酯，包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸乙二醇酯（PES）、聚（丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯）（PBSA）和聚（丁二酸乙二醇酯-共-對苯二甲酸乙二醇酯）（PEST）等。研究團隊通過進一步深入研究聚合機理，優化聚合工藝，解決了無催化劑熔融縮聚合成聚酯的單體普適性問題，實現了PET、聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）等芳香族聚酯的無催化劑合成。 本成果解決了聚酯工業的百年難題，屬于國際首創，并擁有完全的知識產權，具有巨大的應用潛力。

納米石墨烯是經由有機合成路線制備的稠合苯環組成的納米片狀材料，其結構可以在有機合成過程中精確控制，并通過碳譜、氫譜等手段表征。研究團隊以自制的納米石墨烯、商業化的含氮化合物、鐵鹽和二維石墨烯為前驅體，經過高溫焙燒和酸洗處理，最終得到了高效的酸性氧還原催化劑。催化劑合成過程中，高溫條件下三聚氰胺提供的氮原子傾向于取代納米石墨烯的邊緣碳原子，并以此錨定

項目研究內容 ：本項目建立了一套廢機油催化裂解制燃料柴油新工 藝，研究開發了裂解催化劑和精制復合萃取劑。新工藝降低了催化裂解溫 度 70℃，燃油收率達 92.%。具有工藝簡便、節能、收率高、投資少、產 品成本低等優點。工藝過程封閉循環，無油渣排放，裂解氣回收利用，符 合節能減排、清潔、安全生產的目標。 推廣應用情況 ：在南昌市建立了一套年處理 3000 噸廢機油的生產裝 置。處理了危險污染物廢機油

項目研究背景： 有機硅材料兼具有機硅聚合物和無機聚合物的特性， 因而具有優良的介電性、耐高溫特性、生理惰性、防潮、絕緣、耐氣候老 化等優異性能，被廣泛應用在航空航天、軍用技術、電子電氣工業、紡織 造紙、建筑工業、化學工業、金屬和油漆工業、醫藥醫療等領域，被形象 的譽為 “工業味精 ”。近年來，我國有機硅產品的消費量呈逐年上升的趨勢， 有機硅材料被列為國家重點貴發展的產業之一。 技術原理： 主要對有機硅高沸物和低沸物裂