完成单位：中国科学院过程工程研究所

完成人：曹宏斌、杜浩、谢勇冰、肖家栋、吕页清、赵赫、阎文艺、王少娜、张懿

成果简介：

　　项目组基于活性氧在不同介质中的电子旋转、分子振动、化学转化等物化特征，针对性设计了微型反应器及配套控制系统，开发出原位电子自旋共振波谱和原位拉曼光谱分析方法，揭示出臭氧分解产活性氧的反应路径及降解有机物的选择性机制;设计了控温式流动薄层和频光谱电化学原位反应装置，建立了基于二阶非线性和频光谱的活性氧原位在线检测新方法，获得了活性氧的调控机制及与两性金属的作用规律;通过反应池、元器件和分析方法创新，解决了多相复杂反应体系中活性氧原位、定量检测的难题，可拓展至更多反应体系。指导开发出强化产活性氧的梯度氧化工艺和高效催化剂，应用于11套钢铁/煤化工行业废水深度处理工程；指导开发了亚熔盐强化产活性氧技术，建成国际首套万吨级全湿法钒铬共提示范工程。在JACS、ACS Catal、ES&T等期刊发表相关论文64篇，获得23项授权专利，撰写专著2部。

创新点及科学价值：

　　（1）基于微型板式反应器设计、捕获剂投加程序优化和气体精确控制系统，开发出原位电子自旋共振波谱分析方法，克服了臭氧干扰和水溶液吸波等技术挑战，实现了实时检测多相催化臭氧反应体系中活性氧的相对浓度及转换规律;

　　（2）首次建立了基于二阶非线性和频光谱技术的碱介质中活性氧量化测定新方法，自主设计了控温式流动薄层和频光谱电化学原位反应装置，突破了碱介质腐蚀性强、活性氧寿命短、赋存浓度低等检测难点，实现了宽温全碱浓度体系中活性氧皮秒级原位在线动态检测，推动了碱介质绿色湿法冶金技术发展;

　　（3）在以上研究基础上，开发出梯度式催化臭氧氧化技术和亚熔盐清洁冶金技术，解决了焦化废水污染低成本控制的重大环保难题，实现了低品位钒铬矿高效利用。

社会经济效益：

　　指导开发出高效催化臭氧氧化技术，率先在钢铁/煤化工行业建立工程示范，支撑了钢铁行业最新排放标准《炼焦化学工业污染物排放标准》实施。近5年来先后在鞍钢、武钢、邯钢等建立11项工程，累计处理规模达到2870万立方/年，减排COD超过1040吨/年，对我国工业废水污染防控水平提升提供重要的技术支撑。形成了两性金属矿产资源亚熔盐绿色反应分离平台，实现两性金属产品生产技术的绿色升级，与河钢集团合作开发具有自主知识产权的钒铬共提技术，建成国际首套5万吨/年钒渣亚熔盐法高效提钒示范工程。

应用前景：

　　研发的活性氧在线测定新方法及装置为新型高效水处理技术开发提供重要指导，可广泛应用于难降解有机废水深度处理过程；宽温、强酸碱复杂环境环境中活性氧原位在线测定方法为碱介质湿法冶金工艺开发和工程应用提供重要的研究工具，以上研究成果为缓解我国环境污染和资源短缺问题提供了重要的技术支撑。