超重力法脫除氣體中硫化氫

針對(duì)濕式氧化法脫硫工藝中脫硫塔體積龐大、效率低、液體循環(huán)量大、運(yùn)行 費(fèi)用高等特點(diǎn)，將超重力旋轉(zhuǎn)填料床作為吸收設(shè)備，形成了超重力濕式氧化法脫除硫化氫技術(shù)。超重力濕法脫除硫化氫技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：

(1)硫化氫脫除率 95%以上；

(2)脫硫氣液比大于 100；

(3)氣相壓降小于 1000Pa；

(4)設(shè)備體積為傳統(tǒng)塔的 1/10；

(5)投資與運(yùn)行費(fèi)用為塔式脫硫方法的 2/3；

(6)將硫化氫轉(zhuǎn)化為硫磺，變廢為寶，無二次污染。

本技術(shù)已成功應(yīng)用于廣西華銀鋁業(yè)發(fā)生爐煤氣脫硫、天脊集團(tuán)低溫甲醇洗解 吸過程產(chǎn)生的含硫 CO?尾氣脫硫、山西太原東盛焦化廠、河北惠達(dá)陶瓷集團(tuán)焦?fàn)t煤氣脫硫和四川平武錳業(yè)氨法凈化氧化錳行業(yè)中尾氣硫化氫等工程項(xiàng)目，取得了良好效果。本技術(shù)可廣泛應(yīng)用于天然氣、煉廠氣、煤層氣、合成氣、焦?fàn)t煤氣等各種含硫尾氣硫化氫的脫除過程；可推廣應(yīng)用于天然氣、變換氣等加壓脫硫系統(tǒng)，應(yīng)用前景廣闊。

超重力濕法煙氣深度脫硫

中小型燃煤鍋爐、窯爐排放的煙氣相對(duì)大型電廠氣量較小，一般在 3-30 萬 m? /h,排放分散。采用電廠的濕法石灰石/石灰-石膏法煙氣脫硫技術(shù)，不僅存在投資和運(yùn)行費(fèi)用高，設(shè)備易結(jié)垢、堵塞等問題，而且單級(jí)脫硫難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

本技術(shù)可與雙堿法、鈣法、氧化鎂法、海水法、堿法等多種脫硫工藝耦合，以提高傳質(zhì)效率，強(qiáng)化 SO?吸收，單級(jí)脫硫率達(dá)99%以上。

該技術(shù)具有脫硫率和凈化度高、液氣比小、設(shè)備體積小、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、適用范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，已在山西運(yùn)城、河南新鄉(xiāng)等地建立示范工程，實(shí)現(xiàn)低成本、 高效率深度脫硫。超重力濕法脫硫技術(shù)可實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫除塵降溫一體化，本技術(shù)適用于工業(yè)窯爐、轉(zhuǎn)爐、化工企業(yè)及城市供熱等中小型鍋爐煙氣的超低排放控制過程。

超重力法凈化高濃度 NOx

火行業(yè)硝化過程中排放高濃度氮氧化物（俗稱“硝煙”），污染嚴(yán)重、 治理難度大。傳統(tǒng)常壓凈化技術(shù)釆用多級(jí)吸收但效果仍不理想，排放濃度高達(dá) 5000mg/m3左右。

中北大學(xué)將超重力技術(shù)用于火行業(yè)高濃度硝煙凈化治理，創(chuàng)建了超重力常壓凈化高濃度 NOx 的水冷工藝。釆用該工藝后，在進(jìn)口濃度為 18000mg/m 的情況下，通過兩級(jí)深度凈化超重力吸收，結(jié)合還原分解塔工藝，硝煙濃度可降到 240mg/m3以下，NOx 排放量削減了95%,達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。相比現(xiàn)有塔設(shè)備，成本可降低 30%以上，節(jié)省投資 75%,運(yùn)行費(fèi)用降低 79%,為有效解決高濃度硝煙污染問題提供了新方法，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景，已在山西興安、甘肅銀光等地建立示范工程。

超重力吹氨脫硝技術(shù)

針對(duì) SCR 脫硝系統(tǒng)中液氨氣化工藝存在的裝置龐大、安全隱患等問題，采用 “超重力氨水吹脫”替代“液氨氣化”，消除危險(xiǎn)源，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。

將超重力化工過程強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用于氨水吹脫，幵發(fā)適用于脫硝過程的超重力 吹氨設(shè)備及技術(shù)，吹脫氨水中游離的氨至氣相，以此作為氮源加入到爐內(nèi)脫硝， 大大提高了脫硝率，減少了污染，具有設(shè)備體積小、生產(chǎn)成本低、本質(zhì)安全性高等特點(diǎn)。

該技術(shù)應(yīng)用于山西平朔煤砰石發(fā)電有限公司，單臺(tái)設(shè)備處理氨水量為 0.1-0.8m3/h,稀釋空氣用量為 1000-2400m3/h,氨水吹脫率可達(dá) 95%以上，NOx 排放濃度小于 100mg/Nm3，氨逃逸濃度小于 8mg/Nm3。

超重力脫氨除濕技術(shù)

合成氨、碳酸銨、硝酸銨、硫酸銨、純堿、硝酸磷肥等化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含 NH3類廢氣，氣量大、濃度高，且含大量水汽和粉塵等雜質(zhì)。在處理過程中，粉塵等雜質(zhì)在水汽冷凝過程中會(huì)形成泥漿類物質(zhì)，導(dǎo)致塔設(shè)備堵塞、NH3回收率低，難以穩(wěn)定運(yùn)行。

通過創(chuàng)新超重力裝置，研發(fā)了防堵型專用填料，實(shí)現(xiàn)了脫氨除濕一體化，脫氨率90%以上，達(dá)到氨和水的資源化利用。在天脊集團(tuán)硝酸磷肥尾氣治理技術(shù)改造工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，在39米平臺(tái)狹小空間進(jìn)行安裝和實(shí)施，廢氣量55000m?/h,氨含量8.3g/m ?,水汽體積含量20.6%,含塵量3g/m? ,溫度 70℃,以硝酸磷肥生產(chǎn)工藝中原有硝酸廢水為吸收液，生成硝銨溶液進(jìn)入生產(chǎn)工藝系統(tǒng)回用，實(shí)現(xiàn)高效脫氨除濕，脫氨率92%,年回收氨 2940 噸，除濕率60.8%,年回收水3.86萬噸，經(jīng)濟(jì)效益每年882萬元。本技術(shù)推廣應(yīng)用于亞洲大的緩控釋肥基地-山東金正大的脫氨除濕工程。

超重力法凈化氣體中 VOCs

含VOCs的廢氣是石化、火、精細(xì)化工、醫(yī)藥化工等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的常見化工廢氣，具有刺激性和強(qiáng)腐蝕性，治理難度大。基于VOCs的理化特性和相似相溶原理，開發(fā)超重力專用填料及裝置，解決化工廢氣強(qiáng)腐蝕和動(dòng)密封工程化難題，實(shí)現(xiàn)了高效率吸收,凈化率達(dá)到 90%以上，減輕了后序處理的負(fù)荷。

本技術(shù)成功應(yīng)用于某企業(yè)生產(chǎn)工藝中含醋酸廢氣的凈化回收工程，以水為吸收劑，采用不銹鋼多孔波紋板改性親水性填料，氣量4500m?/h,當(dāng)吸收液中醋酸濃度達(dá)到 70%時(shí)轉(zhuǎn)入精餾工段，精餾后醋酸濃度達(dá) 99%以上，年回收醋酸 527 噸。該技術(shù)可推廣應(yīng)用于醋酸、丙酮、乙酸乙酯等混合溶劑的回收過程。

煤化工過程壓縮機(jī)進(jìn)口煤氣除塵除焦油

現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)過程中，煤制氣凈化后常需壓縮機(jī)加壓，煤氣中少量的焦油、粉塵等雜質(zhì)容易堵塞壓縮機(jī)活門，影響正常生產(chǎn)。

超重力除塵除焦油技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

(1)實(shí)現(xiàn)高精度凈化，焦油、塵濃度可降至5mg/m3以下；

(2)液體用量小，操作氣液比高達(dá)2000左右；

(3)氣相壓降小，低于800Pa；

(4)可用造氣循環(huán)水作為洗滌液，方便可靠。

本技術(shù)應(yīng)用于貴州開磷息烽合成氨一期20萬噸/年合成氨壓縮機(jī)進(jìn)口半水煤氣除塵技術(shù)改造項(xiàng)目，進(jìn)口含塵量60mg/m3左右的工況下，除塵率可達(dá)90%以上，凈化后塵含量低于5mg/m3,保證了壓縮機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

本技術(shù)可廣泛應(yīng)用于合成氨、焦?fàn)t煤氣制甲醇、煤制氫等項(xiàng)目的壓縮機(jī)進(jìn)口氣體的深度凈化過程。

超重力煤鎖氣凈化技術(shù)

“煤鎖氣"是煤加壓氣化過程中，由煤鎖泄壓而放出的含有塵和焦油的煤氣，工況下為常壓，需經(jīng)壓縮機(jī)加壓后才能進(jìn)入后續(xù)工序。新疆廣匯新能源有限公司氣柜出來的煤氣中焦油塵含量超過1000mg/m3，造成壓縮機(jī)堵塞，無法正常運(yùn)行，煤鎖氣只能點(diǎn)天燈,造成了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

超重力濕法除塵技術(shù)釆用造氣循環(huán)水為凈化介質(zhì)，液體用量僅8m3/h,煤鎖氣中焦油塵含量約500-1000mg/m3左右。經(jīng)超重力濕法凈化后，煤氣中焦油塵含量在 20-80mg/m3左右，凈化率可達(dá)90%以上，年回收煤氣 2.3億m3。壓縮機(jī)的工作周期從原來的 5 天提高到半年以上，凈化效果良好。解決了煤鎖氣火炬燃燒排放造成的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的行業(yè)難題。

本技術(shù)推廣應(yīng)用于新疆新天煤化工煤制天然氣項(xiàng)目，具有良好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

化肥行業(yè)吹風(fēng)氣超重力除塵技術(shù)

隨著霧霾天氣的加劇，對(duì)于大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了多次調(diào)整。對(duì)于排放尾氣中的塵含量提出了低于5mg/m3的超低排放標(biāo)準(zhǔn)或是20mg/m?的特別排放限值。常用的布袋除塵、靜電除塵、濕式電除塵技術(shù)對(duì)于低濃度含塵氣體和超細(xì)顆粒物的凈化都存在效率下降的問題。超重力除塵技術(shù)用水洗滌凈化氣體中的粉塵等細(xì)顆粒物，可實(shí)現(xiàn)超低排放，對(duì)于PM1.0仍然有 90%以上的凈化效果，適用于串聯(lián)在原有濕法除塵器后使用。

本技術(shù)成功應(yīng)用于河南心連心化肥有限公司的吹風(fēng)氣除塵，該公司經(jīng)過回收的吹掃氣經(jīng)燃燒、換熱、水膜除塵工序后，煙氣含塵量為 100mg/m3左右，不能滿足環(huán)保排放要求。建立了處量 80000m3/h的示范工程，超重力設(shè)備直徑2200mm；釆用造氣循環(huán)水作為凈化介質(zhì)，循環(huán)水量 26m3/h；出口塵含量低于12mg/m3；氣相壓降僅 800Pa,經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)了化工吹風(fēng)氣的超低排放。

超重力凈化富銨鈣尾氣

本技術(shù)應(yīng)用天脊集團(tuán)的富銨鈣尾氣的凈化與回收產(chǎn)品。在生產(chǎn)過程中釆用轉(zhuǎn)鼓流化床造粒工藝，排出尾氣中含有3000mg/m3的硝酸銨鈣產(chǎn)品，氣量為43000Nm?/h,尾氣的直接排放造成了部分產(chǎn)品的流失，同時(shí)也污染環(huán)境。但由于該尾氣氣量大，粉塵顆粒細(xì)小，常規(guī)方法除塵效果很差，除塵設(shè)備極易堵塞，不能長期正常運(yùn)行；同時(shí)，富銨鈣生產(chǎn)裝置在22米高的平臺(tái)上，空間位置十分有限（廠房內(nèi)高度僅有5米），傳統(tǒng)除塵設(shè)備因除塵效率與空間布置問題受到限制。

采用本技術(shù)凈化富銨鈣尾氣，超重力除塵裝置直徑1.6米 、高3.5米，安裝于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)室內(nèi)，滿足了廠房內(nèi)布置的需要。長期運(yùn)行結(jié)果表明超重力除塵裝置除塵效果良好，出口氣體中含塵量僅為 5mg/m3,除塵效率達(dá)到了99%以上，滿足了環(huán)保要求。循環(huán)水量僅為 12t/h,吸塵后的液體可進(jìn)入生產(chǎn)工序，回收了產(chǎn)品。

超重力-電化學(xué)廢水治理技術(shù)

針對(duì)廢水中有機(jī)物和COD等指標(biāo)不能達(dá)標(biāo)排放、廢水治理效能不高的技術(shù)難題，研發(fā)出超重力多級(jí)同心圓筒式電化學(xué)裝置及超重力-電化學(xué)廢水治理技術(shù)。該裝置具有大的電極比表面積、高的傳質(zhì)和降解效率、易自動(dòng)化控制管理等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)無需氧化試劑，可解決廢水治理過程中有機(jī)物含量高、可生化性差、傳質(zhì)受限而導(dǎo)致的能耗增加、治理效率降低的技術(shù)難題。

相比傳統(tǒng)電化學(xué)廢水治理技術(shù)，超重力-電化學(xué)廢水治理技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

(1)有機(jī)物去除率達(dá)到80%-;

(2)廢水處理時(shí)間縮短30%以上；

(3)處理效率提高20%以上；

(4)過程能耗降低10％-20%;

(5)提高廢水可生化性、無二次污染、技術(shù)清潔、環(huán)保。

旋轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器光催化降解有機(jī)廢水

半導(dǎo)體光催化技術(shù)具有反應(yīng)條件溫和、綠色高效、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但由于懸浮催化劑的分離困難、強(qiáng)親水性導(dǎo)致的催化劑與污染物傳質(zhì)受限以及光反應(yīng)器光子傳遞效率低等問題，使得光催化技術(shù)難于工業(yè)化推廣應(yīng)用。

技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：

（1）將催化劑負(fù)載或磁改性，解決催化劑的分離問題；

（2）通過有機(jī)物改性提高催化劑親油性，解決催化劑與污染物傳質(zhì)受限；

（3）物料以薄膜流形式存在，傳質(zhì)速率快，光利用率高、表面更新快，更新速率是環(huán)形反應(yīng)器的2倍；單位體積的光照表面積大，提高了光子的傳遞效率； 液膜中溶氧量提升，催化效率高。

應(yīng)用效果：

（1）紫外光降解含酚廢水：1L初始濃度100mg/L含酚廢水，循環(huán) 30min,廢水降解率；循環(huán)120min,礦化率90%以上；

（2）與Pickering乳液結(jié)合降解高濃度硝基苯廢水,降解率98%以上。

超重力氧化法處理火廢水

火廢水具有排放量大、污染物濃度高、成分復(fù)雜、色度高及難生物降解等特點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)低成本、高效率治理。釆用超重力氧化法處理火廢水技術(shù)可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。本技術(shù)得到自然科學(xué)基金(U1610106)和火青年科技研究基金(HZY06020301-11 )的支持。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：

（1）創(chuàng)新超重力臭氧氧化與超聲波強(qiáng)化氧化耦合機(jī)制，形成難降解廢水處理的新技術(shù)；

（2）超重力技術(shù)強(qiáng)化氣液傳質(zhì)，提高了臭氧利用率，降低處理成本；

（3）超聲波技術(shù)產(chǎn)生羥基自由基?oh,強(qiáng)化了臭氧氧化能力，提高效率；

（4）硝基化合物去除率≥96%, COD去除率≥93%,可生化系數(shù)達(dá)到 0.3以上，滿足后續(xù)生化工藝要求。

本成果可廣泛應(yīng)用于火、化工等行業(yè)DNT、RDX、HMX 等有機(jī)廢水的降解過程。

超重力強(qiáng)化鐵碳微電解催化臭氧降解硝基苯廢水

提高處理效率、降低處理成本、縮短處理時(shí)間是氧化法降解有機(jī)廢水的關(guān)鍵因素?；谝?，提出超重力強(qiáng)化微電解催化臭氧降解硝基苯類廢水的思路。 以硝基苯為對(duì)象，釆用廉價(jià)鐵碳形成原電池，陰極的活性[H]將苯環(huán)上的-N0?還原為易降解的-NH?,陽極 Fe 氧化為 Fe2+, Fe2+催化O3產(chǎn)生氧化能力更強(qiáng)的?0H,利用超重力提高液相湍動(dòng)程度和氣液接觸面積，促進(jìn)O?溶解，解決O?傳質(zhì)受限的關(guān)鍵問題，提高0?利用率，提升降解效能，達(dá)到可生化要求，實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”的目的。

本項(xiàng)目得到自然科學(xué)基金的資助，獲發(fā)明專利 6 件 ，在 Chemical EngineeringJournal 等重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文12篇。項(xiàng)目的完成，為深度處理難降解廢水提供新思路，對(duì)拓展超重力技術(shù)領(lǐng)域、催生新技術(shù)發(fā)展具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

超重力深度處理難降解有機(jī)廢水

臭氧的氧化技術(shù)具有反應(yīng)速率快、處理效率高、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但存在臭氧水溶性差、利用率低等缺點(diǎn)?；诖耍贸亓μ岣吡黧w湍動(dòng)程度和氣液接觸面積，促進(jìn)O?溶解，解決O?傳質(zhì)受限的問題；通過耦合Fe2+、H?O?、超聲波等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低成本、高 效能降解芳香族硝基類有機(jī)廢水。該研究獲山西省青年基金等資助。

硏究表明：超重力技術(shù)可提高臭氧的利用率，硝基化合物去除率96%以上， 可生化系數(shù)達(dá)到0.3以上。申報(bào)發(fā)明專利12件，在 Journal of Nanoparticle Research 等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文 24 篇。

超重力鹵水提溴技術(shù)

針對(duì)我國鹵水資源溴含量偏低這一現(xiàn)狀，結(jié)合生產(chǎn)計(jì)術(shù)成熟程度及成本等方面的原因，國內(nèi)普遍釆用空氣吹出酸液吸收法制溴。目前該工藝液氯消耗量大、電耗高，溴素得率偏低，這直接導(dǎo)致能源與資源的浪費(fèi)。

本技術(shù)創(chuàng)新在于：

（1）提出超重力鹵水提溴方法，形成成套工藝技術(shù)；

（2）提高了溴離子的氧化率，使氯氣利用率提高、減小了配氯率，降低了氯氣消耗量；

（3）溴離子氧化率的提高減少了提溴后工序及曬鹽工序中設(shè)備的腐蝕性;

（4）提高了提溴率，減小了空氣用量，運(yùn)行成本降低31%；

（5）設(shè)備體積僅為傳統(tǒng)塔設(shè)備的1/28;

（6）獲得發(fā)明專利1件：ZL 200910073665.4。

超重力吹脫氨氮廢水技術(shù)

氨氮廢水來源于化肥、焦化、煉油等多個(gè)行業(yè)，氨氮污染引起水體富營養(yǎng)化，破壞生態(tài)平衡，危害極大。氨氮廢水治理難度大，列入戰(zhàn)略發(fā)展的技術(shù)需求。對(duì)于高濃度氨氮廢水的治理常釆用空氣吹脫+生化處理的方法，吹脫設(shè)備多為填料塔，氣體用量大，吹脫效率低。

本技術(shù)創(chuàng)新在于：

（1）基于多年研究，形成超重力法吹脫氨氮成套技術(shù)；

（2）氣體用量是傳統(tǒng)方法 1/4 左右，能耗降低 38%;

（3）單程吹脫率可達(dá) 85%以上，接近氣液理論平衡狀態(tài);

（4）2001 年獲得山西省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；

（5）2002 年被科技部列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。

超重力制備納米零價(jià)鐵并同步處理含硝基苯廢水

針對(duì)納米零價(jià)鐵在制備、干燥、儲(chǔ)存中存在易團(tuán)聚、易失活等問題，提出超重力制備納米零價(jià)鐵并同步處理含硝基苯廢水的思路。將納米零價(jià)鐵的制備與納米零價(jià)鐵還原硝基苯的反應(yīng)耦合，在納米零價(jià)鐵制備中同步實(shí)現(xiàn)含硝基苯廢水的快速處理。

硏究結(jié)果表明：處理過程中，投加的鐵離子適宜初始濃度約為硝基苯廢水中硝基苯濃度

的20-30倍，硼氫化鈉還原劑溶液濃度范圍為鐵離子初始濃度的2.0-3.0倍，停留時(shí)間僅3秒鐘，硝基苯去除率即可達(dá)到。

本方法變多步為一步，避免了傳統(tǒng)方法納米零價(jià)鐵制備過程中的洗滌、分離、干燥、儲(chǔ)存等繁雜操作，極大地簡化了制備及使用步驟，為含硝基苯廢水的處理提供了一條簡便、快速的新途徑。

超重力技術(shù)制備納米氫氧化鎂阻燃劑及其應(yīng)用研究

針對(duì)傳統(tǒng)攪拌釜式反應(yīng)器在制備納米氫氧化鎂的過程中存在產(chǎn)物粒徑分布不均、質(zhì)量穩(wěn)定性差和氫氧化鎂漿料沉降分離難等問題，本技術(shù)從強(qiáng)化微觀混合的角度出發(fā)，提出以撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床為反應(yīng)器，在制備過程中引入表面活性劑進(jìn)行在線改性，實(shí)現(xiàn)了納米氫氧化鎂的一步制備和改性，幵辟了連續(xù)制備納米氫氧化鎂的新工藝。

技術(shù)創(chuàng)新在于：

（1）該技術(shù)所得氫氧化鎂漿料的沉降性能明顯提高，其沉降速度是正向沉淀法的4.7倍，

是反向沉淀法的12.4倍，是雙向沉淀法的2.1倍；

（2）該技術(shù)所制備的氫氧化鎂為六方片狀、粒徑小、粒度分布均勻、分散性好、純度高且晶形完整，熱穩(wěn)定性好，滿足阻燃劑的要求；

（3）該技術(shù)結(jié)合超重力沉淀法制備納米氫氧化鎂和在線改性法的優(yōu)勢(shì)，一步合成了表面

有機(jī)化的氫氧化鎂；

（4）獲得發(fā)明專利 2 件:ZL 201310338819.4、ZL 201210561949.X。

超重力過程強(qiáng)化技術(shù)制備磁性納米材料

磁性納米材料傳統(tǒng)制備方法存在不易連續(xù)生產(chǎn)、制備效率低，且所制備的納 米材料粒徑分布不均勻、易團(tuán)聚的問題，嚴(yán)重制約了磁性納米材料的應(yīng)用拓展。 撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床(IS -RPB)利用高速撞擊射流在強(qiáng)大離心力作用下形成的巨大的剪切力使液體微觀混合與傳質(zhì)過程得到極大強(qiáng)化，使得微觀混合均勻特征時(shí)間 遠(yuǎn)小于納米粒子的成核誘導(dǎo)期特征時(shí)間，反應(yīng)體系過飽和度高且分布均勻，由此制備的磁性納米粒子粒徑小且分布均勻，已成功實(shí)現(xiàn)連續(xù)制備超順磁性 MFe?O4(M=Fe、 Mn、Co、Ni)納米粒子、金屬單質(zhì)及合金磁性納米粒子、天然高分子基磁性納米粒子、介孔磁性納米粒子。

本研究申報(bào)發(fā)明專利3件，在Journal of Alloys and Compounds 等 SCI 期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文 8 篇。該技術(shù)工藝簡單、可連續(xù)生產(chǎn)，所制備的磁性納米材料檢測(cè)和去除重金屬離子效果顯著，可為重金屬的高效治理提供新思路，對(duì)拓展超重力 技術(shù)應(yīng)用具有指導(dǎo)和借鑒意義。

微撞擊流-超重力反應(yīng)器的構(gòu)建及其應(yīng)用

基于混合過程的多尺度效應(yīng)，針對(duì)撞擊流與超重力耦合時(shí)存在的結(jié)構(gòu)、混合 尺度、處理量不匹配等問題，根據(jù)受限式撞擊流的特點(diǎn)，并結(jié)合超重力機(jī)（或旋轉(zhuǎn)填料床）的優(yōu)勢(shì),構(gòu)建微撞擊流/超重力（MIS -RPB）反應(yīng)器。主要研究微撞擊流在介觀-微觀尺度下的混合機(jī)理，幵展其結(jié)構(gòu)優(yōu)化與并行放大研究，實(shí)現(xiàn)微撞擊流與旋轉(zhuǎn)填料床的高度集成。硏究表明，MIS -RPB 的微觀混合效果明顯優(yōu)于 IS- RPB（撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床）。

Mn/Co 基氧化物的合成是儲(chǔ)能材料的硏究熱點(diǎn)，其性能易受微觀混合與沉淀過程的影響。因此，釆用 MIS -RPB 反應(yīng)器來代替常規(guī)反應(yīng)器，通過考察超重力場(chǎng)對(duì)反應(yīng)沉淀過程中晶體成核與生長的強(qiáng)化與調(diào)控機(jī)理，進(jìn)一步提升材料的電化學(xué)性能，為儲(chǔ)能材料的發(fā)展提供新的技術(shù)，終形成“反應(yīng)器構(gòu)建-結(jié)構(gòu)優(yōu)化-應(yīng)用評(píng)估”的完整體系。研究表明，經(jīng)微撞擊流制備的 Mn/Co 氧化物循環(huán)穩(wěn)定性明顯提高（1000 次衰減 4%）。

超重力多相流模擬

超重力多相流模擬圍繞超重力化工過程中的流體流動(dòng)和反應(yīng)特性，采用協(xié)同多種模擬方法的優(yōu)勢(shì)，對(duì)超重力反應(yīng)器進(jìn)行模擬和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工藝過程優(yōu)化。

在 Aspen 引入超重力特有的持液量和傳質(zhì)系數(shù)等關(guān)聯(lián)式，預(yù)測(cè)了減壓精餾和萃取精餾中的操作條件對(duì)理論塔板高度等的影響規(guī)律，為其進(jìn)一步放大提供理論基礎(chǔ)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（ANN）可以高精度和快速的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測(cè)了吸附過程中的大吸附量和除塵過程中的分級(jí)效率，相比傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式適用范圍更廣，相關(guān)系數(shù)達(dá) 0.99 以上；CFD 掲示超重力內(nèi)的流場(chǎng)特性，如錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)液體分布、液膜厚度變化、壓降和停留時(shí)間分布等。

超重力多相流可視化研究

由于超重力旋轉(zhuǎn)填料床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，致使其內(nèi)部流體流動(dòng)規(guī)律以及液滴破碎機(jī)制尚不清晰。基于粒子圖像測(cè)速系統(tǒng)(Particle Image Velocimetry, PIV)技術(shù)， 對(duì)超重力旋轉(zhuǎn)填料床、撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床、旋轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器內(nèi)部流體流動(dòng)形態(tài)、 液滴粒徑、液滴速度分布等流動(dòng)特性進(jìn)行研究，建立了完整、可行的可視化研究方法。

采用 PIV 技術(shù)對(duì)撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床的流場(chǎng)液滴的分布、液滴破碎模式、速度分布以及湍動(dòng)能分布等流場(chǎng)流體流動(dòng)特性進(jìn)行研究，結(jié)果表明撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床中的撞擊面直徑與撞擊初速度呈線性關(guān)系，在撞擊中心湍動(dòng)能大，混合程度較高，而在邊緣處湍動(dòng)能較小且

呈現(xiàn)隨機(jī)分布；撞擊后不形成回流，具有平推流反應(yīng)器的特性。通過撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床可視化研究，為 IS -RPB 的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論與指導(dǎo)。

超重力強(qiáng)化三次采油用聚丙烯酰胺溶解熟化技術(shù)

以聚合物驅(qū)為主的三次釆油技術(shù)已經(jīng)普遍釆用，常規(guī)聚合物配置站采用“分散-溶解（熟化）-外輸”的短流程配制工藝，制約配制能力的核心問題是熟化時(shí)間和熟化罐數(shù)量，熟化流程釆用平臺(tái)高架熟化罐攪拌熟化工藝，溶解環(huán)節(jié)所需時(shí)間很長，造成整個(gè)配置站設(shè)備體積龐大，數(shù)量多，占地面積大，投資和能耗高，建設(shè)周期長。

技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：在超重力場(chǎng)中，聚合物懸浮液經(jīng)過旋轉(zhuǎn)填料的微細(xì)通道， 被旋轉(zhuǎn)的填料高頻擠岀，切割為液絲、液霧狀，使聚合物大分子鏈段間的作用力 快速減小，溶劑小分子滲入大分子鏈段的擴(kuò)散速度瞬時(shí)加速，提高了溶解速度， 縮短了溶解時(shí)間。

應(yīng)用效果：（1）設(shè)備體積小，易于撬裝和分散布局；（2）溶解時(shí)間短，由傳統(tǒng)法的 2.5-3.0h縮短為10min；（3）設(shè)備數(shù)量少，投資省，建設(shè)周期短；（4）連續(xù)化生產(chǎn)，效率高，有利于

推廣應(yīng)用；（5）聚合物母液濃度均勻，質(zhì)量穩(wěn)定。

超重力技術(shù)制備甲醇柴油乳化燃料

釆用撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床作為乳化裝置制備甲醇柴油乳化燃料，是超重力技術(shù)在甲醇柴油乳化燃料制備工藝中的一次嘗試，是傳統(tǒng)工藝與高新技術(shù)的一次結(jié)合。本技術(shù)顯著的特色在于：油水兩相在撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床裝置中高速剪切、強(qiáng)烈分散，制備的乳化柴油具有穩(wěn)定時(shí)間長、乳化劑用量少、粒徑分布均勻等特點(diǎn)，更重要的是制備乳化柴油為連續(xù)操作，實(shí)現(xiàn)了 “現(xiàn)做現(xiàn)用”。

本研究創(chuàng)新 IS -RPB 制備甲醇柴油乳化技術(shù)，可根據(jù)實(shí)際穩(wěn)定時(shí)間需求，添加少量乳化劑和助乳化劑，達(dá)到降低乳化成本的目的，幵辟了乳化柴油連續(xù)制備的新工藝，實(shí)現(xiàn)了高效、連續(xù)化操作?？赏茝V應(yīng)用于乳化石蠟、乳化涂料、乳化硅油等領(lǐng)域中。本研究獲自然科學(xué)基金資助，授權(quán)發(fā)明專利5件，專著1部，在Renewable Energy 等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文 28 篇，其中ESI高被引1篇。

超重力精餾技術(shù)

傳統(tǒng)精餾過程受重力場(chǎng)限制，氣液相界面積小，表面更新速度慢，傳質(zhì)傳熱系數(shù)低，精餾設(shè)備體積龐大、能耗高。

超重力精餾技術(shù)氣液相界面積數(shù)量級(jí)增大，相界面更新速度快，大大提高傳質(zhì)傳熱系數(shù)，傳質(zhì)単元高度比傳統(tǒng)精餾塔低 1-2 個(gè)數(shù)量級(jí)，氣相壓降為傳統(tǒng)精餾塔 的 1/3-1/2,投資費(fèi)用與能耗大大降低。

本技術(shù)形成了 4-6t/h 處理量的超重力精餾裝備及工藝，可用于甲醇/水、乙醇/水、苯/甲苯等的分離，操作溫度：0-150°C ,操作壓力：一 0.095MPa-0.5MPa。。可單獨(dú)使用，也可與現(xiàn)有塔聯(lián)合使用。

超重力催陳白酒技術(shù)

新蒸餾出來的酒一般比較辛辣、暴沖、刺激性味大，需要經(jīng)一定時(shí)間貯存， 才能使雜味消失。傳統(tǒng)的白酒自然老熟存在陳釀時(shí)間長、酒體損耗大、占地面積大、資金積壓嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

本技術(shù)創(chuàng)新在于：

?創(chuàng)建催陳白酒的內(nèi)循環(huán)式超重力裝備與技術(shù)，獲得發(fā)明專利 (ZL200910075686.X)；

?實(shí)現(xiàn)了酒液在超重機(jī)內(nèi)的自循環(huán)流動(dòng)，避免了酒體損耗，確保白酒基本品質(zhì)；

?白酒與含氧氣體在旋轉(zhuǎn)填料中進(jìn)行微觀尺度接觸，強(qiáng)化白酒老熟過程中的分子締合、氧化，有效控制揮發(fā)分小分子脫除；

專業(yè)品酒師評(píng)價(jià)：超重力處理新鮮白酒 1 小時(shí)，可達(dá)到陳放 1-2 年的自然老熟 效果，酒體醇和綿軟。

超重力液-液萃取技術(shù)

在液-液萃取過程中，兩個(gè)液相的密度差小，而粘度和界面張力較大，兩相的混合與分離比氣-液傳質(zhì)過程（如吸收、精餾等）困難得多，為達(dá)到理想的萃取效果就需要萃取設(shè)備有很好的混合與萃取傳質(zhì)性能。

本技術(shù)研發(fā)了新型、快速、高效的超重力萃取設(shè)備-撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床（is- RPB）,利用其快速的混合特性，強(qiáng)化兩相液體的混合傳質(zhì)過程，獲得了 99%以 上的單級(jí)萃取效果。

本技術(shù)應(yīng)用于含酚廢水治理、稀醋酸溶液濃縮、銅礦浸出液提取等領(lǐng)域，萃取級(jí)效率高、相比范圍寬、停留時(shí)間短、無溶劑滯留、適應(yīng)性強(qiáng)、單位體積設(shè)備處理能力大、能耗低、易于工業(yè)化放大。

本技術(shù) 2006 年獲得山西省高?？萍歼M(jìn)步一等獎(jiǎng)。