2023年第4期最具影响力论文
文摘
科学
2024-08-30 11:40
浙江
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作者张志明1，桂联政1，廖达琛2，孙科2，梁莎1,3,4，段华波1,3,4，杨家宽1,3,4,*
2. 浙江天地环保科技股份有限公司
3. 固废处理处置与资源化技术湖北省工程实验室
4. 煤燃烧国家重点实验室
摘要：
当前我国能源需求量巨大，燃煤发电承担着主体作用。粉煤灰是燃煤电厂的主要副产物，年产量6亿吨以上，综合利用率约为80%。未被利用的粉煤灰大多采取堆存的处理方式，不仅侵占土地，更带来了一系列环境问题。推进粉煤灰的综合利用对减少环境污染，提高经济效益具有重要意义。粉煤灰主要由未燃尽的碳粒、漂珠、磁珠、沉珠及尾灰组成，各组分间性质有所差异，整体资源化利用存在产品质量不高、应用范围较局限、难以实现高值化利用等问题。基于此，本文提出粉煤灰不同组分分选后再利用模式，对粉煤灰各组分的分选方法进行了总结，依据各组分间性质的差异，对各组分在吸附剂功能材料、建筑材料、隔热材料等领域高值化利用的研究进展进行了综述，并对粉煤灰各组分实现高值化利用的应用前景进行了展望，以期为减少粉煤灰堆存量，提高粉煤灰的利用价值提供参考。
作者陈正国1,2，刘浩业1,*，杨小东2，王天友1
2. 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司
摘要：
柴油车是大气中氮氧化物（NOx）的重要来源。选择性催化还原（SCR）系统是降低柴油机NOx排放的主要后处理装置。我国柴油车（达到国VI法规）较多采用高效SCR技术路线，该技术路线需要SCR的NOx转化效率达到95%左右。要实现全工况的低NOx排放，需要开发宽域高活性高耐久性催化剂，保证SCR在宽温度窗口具有较高的NOx转化效率，同时改善催化剂水热老化、硫中毒等问题。新法规对冷启动阶段NOx排放的限值要求更加严格，紧耦合SCR和选择性催化还原捕集技术能够在发动机排气温度较低的工况下使SCR内的排气快速到达尿素起喷温度，有利于降低冷启动阶段的NOx排放。SCR系统喷射控制策略优化是保证NOx高转化效率且避免NH3泄漏的关键因素，SCR控制策略开发要考虑硬件测量的不确定性，后处理系统构型复杂度的提高给SCR系统控制策略的开发提出了新的挑战。新型SCR还原剂如固态铵和还原性气体（碳氢、氢气和CO）能显著改善尿素作为还原剂载体的弊端，但是现阶段还无法实现大规模应用。
作者陈家斌*，姚广磊，纪睿成，张龙龙，张亚雷，周雪飞
单位
同济大学 环境科学与工程学院 污染控制与资源化研究国家重点实验室
摘要：
消毒是污水处理的必要环节，氯是常用化学消毒剂，但消毒过程会产生有害副产物，对人类健康和生态环境造成威胁。过氧乙酸(PAA)是具有氧化性的有机过氧酸，是替代氯的新型绿色消毒剂。本综述系统介绍了PAA消毒剂的结构特征、消毒特性、副产物生成特性以及生物毒性。随后介绍了PAA在污水处理过程中的消毒效果，探讨了PAA和UV耦合工艺在污水消毒中的增效作用，分析了PAA消毒过程中的综合影响因素。进一步总结了PAA在污水消毒领域的具体应用，并介绍了北美、欧洲国家相关典型工程应用案例，以及我国污水处理厂中试研究进展。最后，对PAA在未来污水处理消毒领域的发展方向进行了展望，提出了改进和优化PAA消毒技术的策略和方向，以促进PAA绿色消毒技术在我国污水处理厂的推广应用。
作者刘天豪1,2，欧阳细莲1,2，程星洋1,2，汤晶1,2，汤琳1,2,*
单位
1. 湖南大学 环境科学与工程学院
2. 湖南大学 环境生物与控制教育部重点实验室
摘要：
近年来，各种新污染物因其潜在的毒性，对生态环境、生物体、人体健康造成了严重的威胁，已经被越来越多的研究者所关注。尽管传统的检测方法具有较高的灵敏度与准确性，但它们往往依赖于大型且昂贵的检测设备以及复杂的操作过程。因此，对新污染物进行快速、精确、便捷的检测是环境污染防控的一个重要环节。在众多检测方法中，光电化学(PEC)传感器因其较低的背景信号，良好的灵敏度以及易于小型化等优点成为了新污染物检测领域的研究热点之一。本文系统详细的综述了PEC传感器的检测机理及其在新污染物检测领域的应用研究。介绍了目前PEC传感器常用的检测策略、识别策略、以及光电活性材料的改性策略。讨论了PEC对多类新污染物检测的研究进展。最后，对PEC传感器在新污染物检测领域的发展给出了一些建议和展望，提出了一些潜在的问题与可能的改进方法，以促进PEC传感器在新污染物检测领域的进一步发展与应用。
作者牛子帆，赖春宇，赵和平*
单位
浙江大学 环境与资源学院
摘要：
尽管由污水处理造成的温室气体排放日益受到关注，针对近年来我国污水处理产生的温室气体排放量、区域分布、重要影响因素及减排策略的研究仍较为缺乏。本研究基于《省级温室气体清单编制指南（试行）》和2006年《IPCC国家温室气体清单指南》的方法估算了2016—2020年全国31个省份污水处理产生的温室气体排放量、不同污水处理过程的温室气体排放量、不同种类温室气体的排放贡献，并深入讨论了年度排放量变化以及不同省份巨大差异的原因。研究发现：2016—2020年我国由污水处理产生的温室气体排放总量分别为1.40亿t、1.37亿t、1.33亿t、1.37亿t和1.43亿t二氧化碳当量，呈先下降后增高趋势，可能是由于工业污水温室气体排放量的变化造成的；中国不同省份之间由污水处理产生的温室气体排放量分布不均衡，其中东部省份广东排放量最高，西部省份西藏排放量最低；工业污水处理对温室气体排放量的贡献最大，相关性和贡献度分析表明机制纸、化学品和副食品等产品生产因易排放大量高COD废水，可能会对污水处理温室气体排放产生重要影响；所有温室气体中，CH4平均排放量最高（65.6%）。因此，在未来的减排工作中，应重点关注工业污水处理过程CH4的减排和发展CH4的回收利用技术。本文对我国污水处理过程的温室气体排放进行了较为深入的分析，为污水处理行业实现碳减排提供了新的思路。
作者李智卓1，姚福兵1，吴星1，高天宇1，宋振辉1，柴喜林2，唐崇俭1,*
2. 江西盖亚环保科技有限公司
摘要：
硝酸盐（NO3-）电化学选择性还原生成氨（NH3）是实现硝酸盐废水资源化处理的关键。本文综述了NO3-电化学还原生成NH3领域的最新进展，讨论了NO3-电化学还原的机理，选择性生成NH3的关键步骤是将NO3-转化为NO2-和形成N—H键；比较了不同电极材料的性能，提出了强化电极性能的调控策略，分析认为材料的晶体结构、形貌及电荷密度是影响电极性能的关键参数；阐述了电化学反应器对NO3-转化率和NH3选择性生成的影响规律，明确了电解池的核心是避免阳极的干扰和实现NH3的原位分离回收。在此基础上，提出了实现NO3-电化学选择性还原生成NH3的重点是开发低成本、稳定高效的电极材料和研发电化学耦合原位分离NH3的一体化反应器，以及开展长期大规模的实际NO3-废水电化学选择性还原产NH3的研究。
作者王华坤1，徐义书1，张保华2，马晶晶3，刘小伟1,*
单位
1. 华中科技大学 能源与动力工程学院 煤燃烧国家重点实验室
2. 湖北省电力勘测设计院有限公司
3. 宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室
摘要：
在实验室小型沉降炉上开展了氨、煤单独燃烧以及掺混燃烧实验，并结合数值模拟探究了氨煤掺烧的NO生成特性、中间反应过程及氨氮转化行为。结果表明，氨煤掺烧工况下的NO生成浓度远高于氨、煤单烧工况，且高于氨、煤单烧工况总和。掺氨比例为45%(热量比值，下同)时，氨煤掺烧NO排放比氨、煤单烧之和提高70.17%；而掺氨比例不变、燃料质量变为2倍后则提高79.36%,说明煤粉与氨掺烧后会导致NO排放升高。模拟结果表明，掺氨后反应器内NO浓度有一个快速增大阶段，此时氨开始氧化生成NO。氨氧化反应与氨还原反应同时发生，由于氨氧化速率始终高于氨还原速率，导致NO浓度升高。氨煤掺烧后，氨燃烧相关反应平均反应速率峰值增大，峰值出现位置提前，促进了氨氮向NO转化。
能源低碳转型风险及其应对策略——基于新型能源安全观的研究
作者李程琳1，周云亨1，王福宁2，方恺1,3,*
单位
1. 浙江大学 公共管理学院
2. 浙江大学 能源高效清洁利用全国重点实验室 国家环境保护燃煤大气污染控制工程技术中心
3. 浙江生态文明研究院
摘要：
能源低碳转型已成为世界各国应对气候危机和推动可持续发展的重要途径。然而，已有的研究大多是基于能源供给或者需求安全等相对单一的维度对能源低碳转型的风险与挑战展开分析，这将导致转型风险识别不够全面。鉴于此，本文在梳理能源安全观内涵演进的基础上，构建了涵盖供需安全、技术安全、信息安全、市场安全和人才安全的新型能源安全观“五维”分析框架，系统阐述我国能源低碳转型面临的风险，进而提出应对策略，包括保障能源供给，强化供需安全；发挥煤电优势，提升技术安全；维护数据系统，保障信息安全；完善市场机制，维护市场安全；加大人才建设，重视人才安全。本文认为，以新型能源安全观引领能源低碳转型，对于推动我国“双碳”目标实现和高质量发展具有重大意义。
作者陈振1，包浩琪1，万聪1，王向前1，刘少俊1,2，林青阳1,2,*，郑成航1,2
单位
1. 浙江大学 能源高效清洁利用全国重点实验室
2. 浙江大学 嘉兴研究院
摘要：
工业烟气中的氮氧化物是造成环境污染的重要原因，低温等离子体技术基于活性粒子的氧化作用，可以将污染物有效转化。本文设计了介质阻挡等离子体发生系统，开展了低温等离子体氧化NO的研究，考察了能量密度，氧含量的影响。研究结果表明在960～1920J/L的能量密度下，NO的转化效率随着能量密度的增大而降低；同时减小氧浓度有利于NO的转化；结合氧化催化剂对NO的转化具有明显的促进作用。基于实验室结果，设计了500m3/h的低温等离子体结合氧化催化剂的试验装置，在工业硅矿热炉开展了中试试验。中试结果表明对于低浓度的NO（体积分数0～0.005%）可完全转化，生成的NO2初始会吸附在催化材料表面，随着反应的进行逐渐析出；对于高浓度的NO（体积分数0.005%～0.025%）,出口NO浓度均值为0.001%（体积分数）。上述结果证明低温等离子体氧化低浓度NO的可行性。
电芬顿-膜蒸馏复合工艺同步脱盐及去除水中有机物研究
作者朱斯超1,2，蒋若兰1，王军2,3，李魁岭2,3，方杜贤1，段禹同1，王建兵1,*
单位
1. 中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院2. 中国科学院生态环境研究中心 环境水质学国家重点实验室
3. 中国科学院大学
摘要：
通过真空抽滤法制备了电催化疏水膜，并以电催化疏水膜为基础耦合了气扫式膜蒸馏和电芬顿技术，开发了可同步实现脱盐与有机物降解的新型电芬顿-膜蒸馏（EF-MD）复合工艺。研究考察了电催化疏水膜产过氧化氢性能及EF-MD工艺的影响因素。实验结果表明：在电流强度为160mA、Fe2+浓度为1.0mmol/L、原料液温度为60℃、硫酸盐浓度为0.05mol/L、pH为3、吹扫气体为O2且流量为2L/min的条件下，H2O2产量最高可达126mg/L；100h内0.5mmol/L草甘膦的降解率可达到99%以上，TOC去除率可达95%,膜通量稳定于2.37kg/（m2·h）,盐截留率可保持在99.88%,原料液盐浓度从7.1g/L升高至38.9g/L。EF-MD复合工艺的成功构建表明，该新型工艺能在同一反应单元内同步实现草甘膦废水的深度处理与浓缩减量，为膜蒸馏运行过程中的膜污染及膜润湿问题提供了新的解决思路。
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编辑｜姚情璐
审核｜金丽丽
