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一、 技術(shù)研發(fā)背景 （1 1 ）近年來我國垃圾焚燒飛灰產(chǎn)生量快速大幅增長，處置能力嚴重不足隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，生活垃圾產(chǎn)生量大幅增加，年產(chǎn)生垃圾量約為 2.5 億 t，占世界總量的 1/4，相當長一段時間內(nèi)還將以每年8%-10%的速度增長。目前我國垃圾焚燒飛灰的處置受場地和技術(shù)的制約越來越嚴重，局部地區(qū)已出現(xiàn)不能及時安全處置或處置成本過高而不能維持運行的尷尬局面，并嚴重阻礙了這部分地區(qū)生活垃圾處置由傳統(tǒng)填埋向焚燒發(fā)電的轉(zhuǎn)型。 （2 2 ）垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物，需得到妥善處置根據(jù)《國家危險廢物名錄》，垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物。垃圾焚燒飛灰對環(huán)境和人類生活的危害在于其重金屬不能依靠水體和土壤自身的凈化作用消除，只能遷移。由于重金屬容易在生物體內(nèi)聚積，隨著時間的推移，當重金屬在生物體內(nèi)積聚到一定量以后就會導致生物體畸形或?qū)е峦蛔儯踔辽矬w死亡。重金屬對人體的另一危害途徑是通過食物鏈傳遞。例如，生活在重金屬含量較高環(huán)境下的魚、蝦體內(nèi)會富集重金屬，一旦這些食物被人體攝入，經(jīng)過一段時間的積累，就會對人體健康造成極大的危害。特別是發(fā)生在日本的由汞污染引起的“水俁病”和由鎘污染引起的“骨痛病”事件、以及在歐洲陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的由重金屬污染導致的一系列公共衛(wèi)生健康問題，都使重金屬污染引起人們廣泛的關(guān)注。垃圾焚燒飛灰中的二噁英是一種非常穩(wěn)定的親脂性固體化合物，可溶于大部分有機溶劑，容易在生物體內(nèi)積累。二噁英的污染具有持久性、脂溶性和蓄積性等特點。 未來隨著垃圾焚燒飛灰產(chǎn)量的快速增加，如果不能妥善解決無害化處置垃圾焚燒飛灰的問題，不但會制約垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，同時會對該地區(qū)的環(huán)境造成嚴重影響。 （3 3 ）垃圾焚燒飛灰的處置問題已經(jīng)受到了國家相關(guān)部門的高度重視2016 年 10 月，國家住建部、發(fā)改委、國土部、環(huán)保部聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于進一步加強城市生活垃圾焚燒處理工作的意見》（簡稱《意見》），意見提出在生活垃圾設施規(guī)劃建設運行過程中，應當充分考慮垃圾焚燒飛灰處置出路，鼓勵跨區(qū)域合作，提出“推進區(qū)域性垃圾焚燒飛灰配套處置工程建設”，統(tǒng)籌生活垃圾焚燒與垃圾焚燒飛灰處置設施建設，并開展垃圾焚燒飛灰資源化利用技術(shù)的研發(fā)與應用。 （4 4 ）北京地區(qū)的垃圾焚燒飛灰處置問題十分迫切截止至 2017 年底北京市已建成并投產(chǎn) 5 座垃圾焚燒廠：魯家山垃圾焚燒廠、高安屯垃圾焚燒廠、海淀大工村垃圾焚燒廠，順義垃圾焚燒廠，南宮生活垃圾焚燒廠，2018 年北京市正在加緊推進建設阿蘇衛(wèi)、通州、順義二期、密云、懷柔 5處垃圾焚燒廠，按照規(guī)劃到“十三五”末，北京市垃圾焚燒飛灰年產(chǎn)生量將達35 萬噸以上，目前北京市的垃圾焚燒飛灰處置方式主要為水泥窯協(xié)同處置和制備陶粒資源化利用，這兩種處置方式的消納能力無法滿足北京市的需求，垃圾焚燒飛灰無害化處置迫在眉睫。基于以上現(xiàn)狀，研發(fā)團隊開發(fā)出了一種可安全并大規(guī)模資源化利用垃圾焚燒飛灰的新技術(shù)¬——深部膠結(jié)充填采礦協(xié)同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術(shù)。 二、技術(shù)原理 （1 1 ） 全固廢充填料強度形成機理 膠結(jié)充填采礦協(xié)同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術(shù)充分利用了“硅的四配位同構(gòu)化效應”和“復鹽效應”。鈣礬石（Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 ·(OH) 12 ·26H 2 O）是普通水泥混凝土中最常見的復鹽礦物，也是大部分地下采礦膠結(jié)充填硬化體中最常見的復鹽礦物。鈣礬石的溶度積常數(shù)為 1.1*10-40 。本項目組的前期研究結(jié)果表明，鈣礬石在水中的飽和鋁離子濃度比水淬高爐礦渣微粉在水中的飽和鋁離子濃度低10 倍以上。因此在有足夠 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 離子供給的體系中，鈣礬石的結(jié)晶將能持續(xù)促進水淬高爐礦渣微粉中的鋁氧四面體從礦渣的玻璃體網(wǎng)絡中體解出來，從而促進礦渣中較高聚合度的硅-鋁氧四面體的鏈接被破壞，形成大量的活性硅氧四面體或硅氧四面體團，為發(fā)生硅的四配位同構(gòu)化效應或形成 C-S-H 凝膠奠定基礎。其中鋼渣主要為膠凝體系要提供 Ca2+ 、OH - 和少量硅氧四面體。而鋼渣中的 Mg2+ 和 Fe 2+ 在膠凝體系中起到與 Ca 2+ 類似的作用。較大量的脫硫石膏主要為體系提供源源不斷的 Ca2+ 和 SO42- 。垃圾焚燒飛灰的主要成分為垃圾焚燒后產(chǎn)生的無機物和重金屬等，當煙氣凈化采用干式或半干式反應法時，另含有一些反應生成物（如 CaCl 2 、CaSO 4 ）和部分未完全反應的 Ca(OH) 2 等物質(zhì)。可為膠凝體系提供大量的 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 。同時垃圾焚燒飛灰中有含量較高的 Cl- ，在礦渣水化過程中會形成含氯水化產(chǎn)物水化氯鋁酸鈣，氯鹽在礦渣水化過程中會形成 NaOH 等堿性物質(zhì)，提高液相堿度，促進礦渣水化的進一步進行。 （2 2 ）重金屬固化的機理 膠結(jié)充填采礦協(xié)同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術(shù)在膠凝材料的水化過程中實現(xiàn)了對垃圾焚燒飛灰中重金屬的固化，膠凝材料的主要水化產(chǎn)物為鈣礬石、C-S-H 凝膠和類沸石礦物等，幾種產(chǎn)物對該體系固化重金屬均有貢獻。重金屬元素能夠以類質(zhì)同象的方式進入鈣礬石的晶格而被固化，而 C-S-H凝膠具有很強的吸附重金屬的能力。另一方面，以砷菱鉛礬-砷鉛鐵礬類復鹽礦物（(Pb, H+ )(Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ )3 (SO 42- , AsO43- )2 (OH) 6 ）為代表的含砷鉛礬類復鹽礦物也可以在砷、鉛化合物的參與下快速消耗溶液中的 Al3+ 、Fe 3+ 、Fe 2+ 、OH - 和 SO42-等離子，因此也能促進體系中礦渣微粉、鋼渣微粉和脫硫石膏的消耗，這類復鹽在水中的溶解度極低。在較高 pH 值條件下，這類復鹽的結(jié)晶可以使砷和鉛在水中的濃度都達到飲用水的標準。近些年的研究結(jié)果還表明，砷和鉛可以進入類沸石相的水化硅鋁網(wǎng)絡體中平衡電荷，或作為網(wǎng)絡體骨干的一部分而被高度固化。 （3 3 ）二噁英固化的機理 二噁英（dioxin，DXN），化學名為二氧雜環(huán)乙烷，標準狀態(tài)下一般呈白色固體，無色無味；熔點約為 303～305℃，當溫度達到 705℃以上時開始分解；難溶于水，美國環(huán)保局（US EPA，1900）推薦 2，3，7，8—TCDD 的水溶解度為 19.3ng/L，易溶于有機溶劑和脂肪；二噁英的蒸氣壓很低，大致為 8.3×10-13 ～4.8×10 -8 mmHg，一般隨取代氯原子數(shù)目的增加而降低，在大氣環(huán)境中超過 80%的二噁英分布在大氣顆粒物中。大部分的二噁英在生物體內(nèi)不易被代謝，具有生物蓄積與生物放大作用。現(xiàn)行的垃圾焚燒技術(shù)的爐內(nèi)溫度可以達到 850℃～900℃，絕大部分二噁英已經(jīng)被分解，加之二噁英具有極低的溶解度和飽和蒸汽壓和極高的脂溶性，所以垃圾焚燒飛灰中二噁英通過溶解于水中和揮發(fā)傳播的比例很小，只可能通過隨垃圾焚燒飛灰顆粒進入土壤和水環(huán)境以造成污染，本技術(shù)通過物理包裹的方法斷絕了其污染傳播途徑，具體為礦渣基膠凝材料-垃圾焚燒飛灰水化反應所形成的固化體系中含有大量的 C-S-H 凝膠，其緊致的結(jié)構(gòu)可降低整體固化體的滲透性，把含二噁英顆粒包裹固定其中。

本項目利用重組大腸桿菌異源表達來自枯草芽孢桿菌中的CAH基因，發(fā)酵生產(chǎn)頭孢菌素脫乙酰酶蛋白。由于重組蛋白表達量高，采用簡單的硫酸銨分級沉淀方法即可達到很好的純化效果，極大程度地縮減了蛋白純化的成本。 在工業(yè)應用中，將游離酶固定在載體上可以實現(xiàn)多次重復利用，產(chǎn)物分離容易，可以連續(xù)操作。在眾多固定化酶方法中，由于制備的固定化酶穩(wěn)定性好，共價結(jié)合的方法在工業(yè)中最為常用。本項目采用共價結(jié)合的固定化方法，在溫和條件下將游離酶連接在親水性環(huán)氧基載體上，得到的固定化酶活力回收高，穩(wěn)定性好，重復使用次數(shù)高。已完成整條工藝流程。重組大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)CAH蛋白進入中試階段，通過優(yōu)化培養(yǎng)條件，發(fā)酵培養(yǎng)基等工作，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)酶量。目前完成的蛋白純化及固定化酶制備工藝，對產(chǎn)品的性能已通過相關(guān)的實驗得到很好的評價結(jié)果。在不斷完善發(fā)酵和固定化酶制備工藝后，即可以進一步擴大生產(chǎn)試驗規(guī)模，從而應用于工業(yè)生產(chǎn)。

成果簡介：二十二碳六烯酸（DHA）是人體所必需的一種多不飽和脂肪酸，是大腦細胞膜的重要構(gòu)成成分，可輔助腦細胞發(fā)育，對治療高血脂癥、動脈粥樣硬化等能起到有效作用。本課題組通過開發(fā)破囊壺菌高密度異養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)二十二碳六烯酸（DHA）關(guān)鍵工程化技術(shù)，篩選出高產(chǎn) DHA 的破囊壺菌工業(yè)菌株 2 株。同時優(yōu)化獲得了破囊壺菌生產(chǎn) DHA 的工藝條件，批量發(fā)酵培養(yǎng)破囊壺菌，獲得 DHA的提取技術(shù)，在分離純化 DHA 的基礎上，能夠進一步優(yōu)化中式技術(shù)，獲得高純度（90%）DHA，實現(xiàn)商業(yè)價值。 成果水平： 國內(nèi)領(lǐng)先，團隊專有技術(shù) 應用范圍：海洋生物能源與生物資源可持續(xù)發(fā)展利用技術(shù)，利用海洋微生物進行高附加值、高產(chǎn)能的海洋生物能源開發(fā)（提取 DHA），主要可應用于海洋微藻產(chǎn)氫產(chǎn)脂、生物醫(yī)藥、生物食品、保健等領(lǐng)域。 市場分析及前景：據(jù)統(tǒng)計目前市售食品級低濃度（22％-25％）DHA 價格在26.9-36.5 萬元/噸；食品級高濃度 DHA（27％-30％）為 73-109.5 萬元/噸，而純度為99.9％的DHA售價高達16.8萬美元/公斤。當前DHA的生產(chǎn)主要來自魚油，普遍存在分離成本高、具有魚腥味、有污染物等問題。海洋微生物的不飽和脂肪酸成分簡單，易于分離純化，用于發(fā)酵生產(chǎn) DHA 可以有效解決利用魚油生產(chǎn)DHA 的問題，降低 DHA 的生產(chǎn)成本，產(chǎn)業(yè)過程污染少，隨著國內(nèi)消費者健康意識的不斷提升以及購買力的提高，國內(nèi) DHA 的需求必將進一步增加，其開發(fā)應用前景廣闊。 主要技術(shù)指標：分離得到 200 多株可培養(yǎng)的破囊壺菌菌株，獲得高產(chǎn) DHA 和類胡蘿卜素的破囊壺菌工程菌株，如 Aurantiochytrium sp. PKU#SW7 和Thraustochytriidae sp. PKU#Mn16，其 DHA 占細胞干重達 20%；另已獲得 4 株破囊壺菌基因組二代測序結(jié)果；申請發(fā)表專利（破囊壺菌的分離純化培養(yǎng)，破囊壺菌快速測定方法等）；獲得粗制 DHA 工藝技術(shù)。 投資規(guī)模：包括設備、資金、場地、人員等。 合作方式：技術(shù)轉(zhuǎn)讓等

成果與項目的背景及主要用途： 將太陽能轉(zhuǎn)換為電能是目前各國研究的重點, 它具有清潔、不需要燃料、能廣泛的應用于各個領(lǐng)域等優(yōu)點。由于成本低，轉(zhuǎn)化效率高，染料敏化納米晶太陽能電池近年來成為納米技術(shù)和光電轉(zhuǎn)換材料研究領(lǐng)域的熱點, 其發(fā)展可解決硅電池原材料緊缺的問題，具有很廣闊的發(fā)展前景。二氧化鈦廣泛應用于染料敏化太陽能電池（DSSC）的制備，但因 TiO2 薄膜結(jié)構(gòu)缺陷的存在，不利于電子的傳輸，制約了光電轉(zhuǎn)換效率的進一步提高，可通過制備 TiO2/ZnO 復合薄膜解決這一問題。采用天然色素（黑果枸杞色素和河湟紅花黃色素）或染料對光陽極進行敏化處理可進一步降低成本，簡化工藝流程。該項目成果具有成本低，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)過程中無污染等優(yōu)點，比傳統(tǒng)硅電池具有更為廣泛的用途，可實現(xiàn)太陽能電池的輕量化、薄膜化，并易于設計成不同形狀以滿足不同使用環(huán)境的需要。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 染料敏化太陽能電池主要是由納米晶半導體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解液、導電基底以及對電極等幾部分組成的。染料敏化太陽能電池的原理是源于光合作用的啟發(fā)，其具體實現(xiàn)的方式是通過染料分子吸收太陽光中的光能，從而激發(fā)染料分子中的電子變成受激發(fā)的狀態(tài)，通過與之復合的多孔薄膜傳導出來。本項目采用溶膠凝膠法制備 TiO2/ZnO 復合薄膜，染料敏化太陽能電池的主要制備過程如下： 技術(shù)水平及專利與獲獎情況：實驗室成熟階段 應用前景分析及效益預測： 生產(chǎn)成本較低，僅為硅太陽能的 1/5~1/10，且使用壽命較長，如進一步提高光電轉(zhuǎn)換效率，可逐步取代硅太陽能電池。 應用領(lǐng)域：太陽能發(fā)電站、電子設備、太陽能建筑等，逐步取代硅太陽能電池

在我國許多地區(qū)，尤其是高嚴寒地區(qū)，冬季鐵路的路基凍脹、道岔積雪以及軌道積雪問題嚴重影響鐵路運輸?shù)陌踩裕绻唤鉀Q這些問題，將影響列車的行車速度和行車安全，成為鐵路運輸安全的一項重大隱患。例如哈大高速鐵路自投運以來，每到冬季為避免凍脹問題帶來的安全隱患，均需降速運行；2018年冬季的大雪，影響了多條高鐵運行。該項目采用可雙向傳熱的有芯熱管，并結(jié)合熱管接力傳熱的方法使熱管自動夏季蓄熱、冬季放熱，使地表溫度恒定防止鐵軌凍脹，實現(xiàn)冬季融冰化雪。

寡糖是功能性生物活性物質(zhì)，不僅在功能性食品中充當功能因子，而且在農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)、食品質(zhì)量和品質(zhì)的提升方面有著極其廣闊的開發(fā)前景。利用生物酶降解生物質(zhì)多糖制備寡糖，是功能寡糖的總體發(fā)展趨勢，需要大力發(fā)展與復雜來源生物多糖類底物相匹配的生物酶制備技術(shù)，并發(fā)展配套的高效預處理和多種方式聯(lián)合的原料預處理技術(shù)，進而基于活性篩選與評價開發(fā)新型產(chǎn)品。項目系統(tǒng)開展了多種糖苷水解酶的高效篩選和發(fā)酵制備技術(shù)研究，已獲得多樣性來源的β-甘露聚糖酶、殼聚糖酶、褐藻膠裂解酶、海藻糖酶等多個品種。同時，引入聯(lián)合降解以及清潔生產(chǎn)方式，形成多個品種寡糖的規(guī)模化制備技術(shù)體系。完成了殼寡糖、魔芋甘露寡糖、褐藻寡糖等在免疫調(diào)節(jié)、腸道菌群改善、降血糖、降血脂、抑菌、抗氧化等多方面活性評價，形成了寡糖及其配方產(chǎn)品等系列健康制品。申請國家技術(shù)發(fā)明專利 14 項，撰寫和發(fā)表相關(guān)論文 22 篇，協(xié)助合作單位完成 5 項寡糖產(chǎn)品的標準制定，合作開發(fā) 7 個新產(chǎn)品，其中 2 個產(chǎn)品獲批高新技術(shù)產(chǎn)品。

以提高煙氣中水分含量和降低煙氣抽吸時的刺激性為指標,開發(fā)出了植物天 然提取物、多糖和鹽類等多種新型保潤劑,并運用于煙絲和再造煙葉,提高他們 的抽吸舒適度。上述技術(shù)與數(shù)家中煙工業(yè)公司合作,取得了良好的經(jīng)濟效益。

項目獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技優(yōu)秀獎；獲中國機械工業(yè)科技進步叁等獎。 1、項目簡介 本項目是基于無線通信控制的稱量配料小車和眾多加料裝置組成的一種新型自動化配料系統(tǒng)。該系統(tǒng)可全自動完成幾十種固體散狀物料的連續(xù)精確配料。目前該系統(tǒng)已被眾多著名耐火材料和汽車摩擦材料生產(chǎn)企業(yè)所認同并得到廣泛的使用，為幾十種以上的工業(yè)物料的自動化精確配料提供了一個理想的解決方案。 該系統(tǒng)經(jīng)過進一步改進有望進入飛機剎車片和高速列車動車組剎車片等尖端摩擦材料生產(chǎn)領(lǐng)域，將為國產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)裝備的發(fā)展做出重要貢獻。 2、創(chuàng)新要點 自主研發(fā)專用控制器和軟件，配料車自動防撞、防塵，變頻控制加料，無線技術(shù)信號傳輸，專用破拱裝置解決物料結(jié)拱。 效益分析 該成果的推廣應用促進了我國高檔耐火材料和汽車摩擦材料行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)裝備的自動化水平和產(chǎn)品自主研發(fā)與生產(chǎn)能力的提高，增強了企業(yè)的國際競爭力，為企業(yè)帶來十分可觀的經(jīng)濟效益， 4、推廣情況 已累計推廣應用 11 套 山東金麒麟集團有限公司（3 套）；杭州西湖摩擦材料有限公司(2 套)；、濟南安達剎車片有限公司；煙臺孚瑞克森汽車部件有限公司；河北星月制動元件有限公司；杭州吉成汽車零部件有限公司；浙江科馬摩擦材料有限公司；浦江萬賽摩擦材料有限公司

白及是蘭科植物中最具有經(jīng)濟價值的類群之一，藥用歷史悠久，具有止血、抗菌、消腫、抗腫瘤、生肌斂瘡等功效，并在食品、 化工行業(yè)等領(lǐng)域運用廣泛，開發(fā)潛力巨大。該研究組致力于白及資源的基礎生物學、道地性機理、優(yōu)異新種質(zhì)培育、規(guī)范化栽培及產(chǎn)品開發(fā)的系統(tǒng)研究，目標為推動白及開發(fā)成為我國中藥支柱產(chǎn)業(yè)之一及國家精準扶貧的重要抓手，目前已取得系列重要進展。