发部时间：2022-01-11 浏览量：
围绕“绿水青山，就是金山银山”理念，加快推进生态文明建设，促进绿色发展，提升产业竞争力，推动我省节能环保产业快速发展，结合我省实际，山西大学充分发挥学科综合优势，在高耗能、高排放的领域，引导重点用能企业以实施重大项目为载体，实现节能减排，绿色发展，拓展节能环保产业发展空间。发挥重点项目的示范引导作用，促进节能环保产业链不断延伸，产品附加值进一步提高，重点支持一批工业领域的节能环保产业项目，为山西环保事业勤奋工作。
煤基固废综合利用技术集成
低浓度煤层气、焦炉煤气清洁高效利用
路用岩化剂及其应用技术
市政快速路环保低噪音路面铺装技术
RAP大比例厂拌热再生系统技术集成
“履治屡沉”路基病害处治技术
新型无机环保涂料
电站锅炉非晶喷涂
火电锅炉智能油枪及预警系统
波动性炼焦荒煤气显热稳定高效回收技术
工业废水深度处理及回用技术开发与应用
节能环保产品
山西大学固废综合利用襄垣研发基地是山西大学和襄垣县人民政府产研结合的探索和实践。基地的主要任务是围绕襄垣县经济和社会发展，发挥山西大学科研和人才优势，以“服务＋咨询＋研究”的模式，为襄垣县乃至全省的固废综合利用提供决策依据和技术支撑。围绕煤矸石、冶炼渣、粉煤灰、脱硫石膏等煤基副产物规模化高值利用这个核心，全面突破煤基节能环保材料制备关键技术，目前在研的7个关键技术中，煤基无机-有机复合材料技术、煤基无机多孔材料制备技术、煤基无机透蓄水材料制备技术、煤基高活性无机胶凝粉体材料制备技术等5项技术完成放大试验，并具备产业化条件。
无机-有机复合材料属于学科交叉和行业交叉领域，交叉意味着创新，也成为重点关注的新材料。无机-有机复合材料往往具有无机高强度、高硬度、防火阻燃的优点，也同时具有高弹性、高柔韧性、高延展性和抗拉、抗摔等优点，可替代传统木材、陶瓷材料和金属材料，广泛应用于建筑装饰、工业和农业生产。
利用粉煤灰/煤矸石等煤基副产物与有机高分子复合制备新型复合材料，可以实现煤基副产物规模高值利用。研究表明，采用传统挤出牵引成型技术，可制备粉煤灰基 PVC 复合材料，该技术已经实现工业应用，但还存在无机添加量较少，设备磨损严重，残次品率居高等缺陷，需要从原料预处理、工艺流程优化及装备系统优化等方面进行研究突破。
无机多孔材料包括多孔保温防火材料、多孔吸音防噪材料和多孔吸附吸水材料。广泛应用于装配式建筑保温节能，交通降噪和污水治理及海绵城市建设。仅装配式建筑保温材料的年市场容量就高达数千亿元，对应可年消纳煤基副产物总量达数十亿吨。巨大市场需求是煤基无机多孔材料制备技术开发发展的基础和动力。前期研究表明，煤基副产物制备无机多孔材料的技术关键在于调控产品密度和强度之间的关系。产品要求“低密度、高强度”。采用碳酸化增强和压力可控发泡新技术可有效突破多孔材料的密度和强度调控技术瓶颈，获得较高强度和较低密度的优质产品。
海绵城市建设是国家战略，是国家鼓励支持的方向。利用煤基副产物制备海绵城市建设所需的透水材料，不仅可以大大降低海绵城市建设成本，而且可以实现煤基副产物规模高值利用，体现工业与城市之间协同发展。前期研究表明，以煤基副产物为主要原料，采用“机械造孔-静压成型”技术，可制备出具有“高强度、高透水率、高抗冻、高防堵”综合性能的透水砖。该产品中的煤基副产物掺入量可达 100%，具有成本和性能双重优势，尤其适用于海绵城市建设。该技术已经进入工业示范阶段，但在原料配方优化、成型工艺参数优化以及装备使用耐久性设计方面需要开展深入细致研究，才能最终形成可产业化推广应用的煤基副产物制备海绵城市透蓄水材料核心技术和装备，支撑海绵城市低成本建设。
该技术成果以煤基副产物粉煤灰/电石渣/脱硫石膏/煤矸石为原料，采用国际先进的超音速蒸汽超微粉碎技术，实现煤基副产物粉化细度达 5-10 微米，经过系列加工过程，制备成煤基副产物复配高活性自胶凝超微粉体材料。
① 项目新技术无新增三废污染物产生，属清洁生产范畴，无环保风险；
② 产品可部分替代 42.5水泥，广泛应用于建筑工程。
技术成果已经开始产业转化，在山西太原建成年产5万吨煤基副产物复配高活性自胶凝超微粉体材料新技术示范工程。
（1）超细活化促进活性组分与氢氧化钙反应，提高水泥早期强度；
（2）超细活化为水泥水化提供良好结晶点，促进水泥矿物早期的水化程度；
（3）超细灰填充于材料孔隙中，形成合理级配，使减水增强作用明显。
利用超细灰生产的各等级粉煤灰水泥性能指标:
煤矸石基生态修复材料是适用于矿山回填后矿山生态修复的配套材料，也可用于人工湿地、城市或者道路绿化带。与山西地区的常用黄土相比较，该方案涉及的生态修复材料具备保水性高、透气性强、保温性好、流失率低以及微生态生命活动延长等特性，可解决北方昼夜温差大、冬季漫长寒冷少雪、春旱风大升温较快、夏季短暂炎热多雨等不适宜绿色植物长期生长和客土周期性覆盖等生态问题，避免开采黄土造成的生态破坏。该技术优势在于其原料多元化（煤矸石、尾矿、市政污泥、河道淤泥等），与同类型客土相比较，其具备保水性高、附着性强、流失率低、微生物活动时间延长、制备成本低等优点。适宜矿区生态修复种植土、人工湿地、城市及道路绿化带等。
将粉煤灰基多孔沸石作为相变材料的载体制成复合相变智能涂料，把相变储热技术应用于电力“移峰填谷”、建筑采暖以及废热回收等领域，将间歇性的能量存储起来，以高密度、稳定的形式输出，降低建筑能耗，在很大程度上缓解能源在时间和空间上的供求失衡，大大地提高能源的利用率，因而具有广阔的应用前景。
开发出一种环境友好的粉煤灰基有机-无机复合相变智能涂料的制备技术，已建成百公斤级智能涂料中试装置，生产的智能涂料性能符合GB/T9756-2009的指标要求。
山西的低浓度煤层气、焦炉煤气、乏风资源丰富，对其清洁高效利用对降碳减排具有重要的意义。山西大学分子所陈绘丽教授开发了一系列低浓度煤层气、焦炉煤气、乏风的清洁高效利用技术。
传统的热机发电经化学能---热能---机械能---电能多步转换,发电效率低。固体氧化物燃料电池可将燃料的化学能经电化学反应方式直接转化为电能，发电效率高，清洁无污染，发电规模灵活可调。
燃料电池的逆反应是电解池，可以利用固体氧化物电解池电解水制氢或共电解CO2 和水制取合成气。
山西煤矿乏风瓦斯排空现象十分严重，清洁高效利用低浓度瓦斯气，对我省做好碳中和、碳达峰具有重要的意义。本成果是一种乏风稳态催化氧化热直流回热新技术，并研发了配套的高效催化剂，利用乏风瓦斯催化氧化产生的高温烟气回热加热低浓度乏风瓦斯气，减少维持反应所需能耗，并且避免蓄热逆流技术中瓦斯气的二次浪费，实现瓦斯气热量的高效梯级利用。该项目聚焦“六新”中的新技术和新装备。目前围绕该项目已经申请国家发明专利2项，授权实用新型专利1项。实验装置已在清徐经济开发区资源综合利用与生态修复协同创新中心搭建完成，目前处于中试阶段。
路用岩化剂具有微膨胀性能，可补偿收缩，防止干缩而造成的开裂；大幅提高基层材料强度，显著增强基层抗疲劳特性和耐久性（抗温干缩、抗冻融、抗冲刷等）；减小对砂石集料的依赖性，明显降低工程造价；利用岩化剂的强化效应，与煤矸石、建筑垃圾等固废协同利用生产路面基层混合料，实现以废治废。
岩化剂撒布
路拌铺筑岩化剂稳定基层
基层成型
本技术将高品质沥青（高黏高弹）和废旧轮胎橡胶颗粒（粉）设计在间断级配排水沥青路面结构中，通过改善路面粘弹性，从路面结构阻尼减振降噪和材料吸声特性多角度，全面优化噪声控制关键参数，降噪3~5dB，力争达8dB；抗滑系数提高30~50%，排水提高20~30%。
降噪路面实例
路面降噪效果与因素之间的关系
常规RAP厂拌热再生应用形成再生沥青混合料，其掺配比例不超过30%。本技术开发的大比例厂拌热再生系统将RAP掺配比例提高至70%以上。该系统技术有三个突破：（1）硬件设备：应用连续式厂拌热再生专用设备，保障RAP形成新的再生沥青混合料，其成品再生料温度达施工要求，且不产生“二次老化”，同时级配稳定可控；（2）级配方法：在设备保障所有回收料完全分散（裂解）的前提下，采用多点取料，分析级配曲线，最终采用优化算法合成相对统一的旧料级配曲线，根据此曲线，按目标配合比进行级配补偿；（3）旧沥青性能恢复：采用“沥青补偿沥青的方式”从本质上使得旧沥青性能完全恢复，即再生剂主要成分来源于沥青的源头产品，在此基础上进行渗透性、分散性及抗老化性的补充；按此方法激活旧沥青，其耐久性能可以得到充分保障。
铣刨、回收RAP 专有厂拌热再生设备 RAP再生路面
黄土湿陷性导致工程建筑物沉陷为世界难题。本技术将有效抑制履治屡沉路基病害，减小后期路基沉陷运维成本，提高公路通行能力和行车安全。
本项目以经济、合理、耐久为基本原则，以隔断路基两侧地表水下渗和加固路基基底承载能力为出发点，提出兼具隔断坡脚水分渗入和防止侧向变形的双重功效的路侧坡脚隔水加固措施，治理黄土地区“履治屡沉”路基病害。项目施工方便，造价低廉，可用于不同黄土路基沉陷病害的处治。已成功应用于工程实体。
自行研发的试验仪器
沉陷病害措施案例
无机涂料是一种以无机材料为主要成膜物质的绿色环保涂料，开发的新型无机环保涂料改善了现有无机涂料技术存在储存性差、涂膜耐水性差、涂料调色困难、涂膜盐析问题严重、涂膜耐擦洗性能差难于推广等诸多问题。产品具有不褪色、A级防火、零VOC、防水透气、墙体粘结性好、防霉防藻、防静电、耐紫外老化、耐水好不易起皮、抗碳化、易清洁、耐擦洗性能好等诸多优点。应用于建筑内、外墙，地坪及混凝土防护等领域。
高温腐蚀、结焦、磨损问题一直是业内顽疾，频发突发性爆管重大事故，直接和间接损失500~1000万元/次。常规处理工艺包括停炉换新管和堆焊防护，存在成本高，工期长，效果差等问题。本成果主要解决锅炉受热面的磨损、腐蚀和结焦问题。其原理为采用超急冷方法，快速凝固高温合金溶液，使其形成非晶体结构，材料内部原子作不规则排列，其硬度和机械强度、防腐性能卓越。可用于垃圾焚烧锅炉、生物质发电锅炉、高氯煤锅炉和循环流化床锅炉的受热面；已形成产品及其应用技术。
序号 |
项目名称 |
施工日期 |
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1 |
丹东金山热电有限公司 |
2015年 |
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2 |
中国平煤神马集团尼龙电厂 |
2017年 |
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3 |
国电电力发展股份有限公司邯郸热电厂 |
2020年 |
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4 |
国电电力朝阳热电有限公司 |
2020年 |
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5 |
山西京能吕临发电有限公司 |
2021年 |
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火电锅炉的油枪普遍存在雾化效果差、着火不稳定、易堵塞以及出力无法在线调节的问题。常规处理工艺所需检修时间长，效果差，无法实现在线处理。本成果的油枪喷嘴采用移动式扩流锥，增大燃油雾化角度，在线调节油枪出力，远程监控油枪运行状态，实现油枪在线清堵功能。
智能油枪雾化实验 智能油枪火焰
目前主要利用荒煤气显热产生低温低压饱和蒸汽，回收利用效率低，且煤焦油结焦严重制约荒煤气显热回收换热器的长期高效安全运行。受荒煤气波动性、结焦性影响，目前还没有形成有效的炼焦荒煤气显热回收技术。本项目以熔融盐为取热介质，采用盐浴浸融螺旋盘管嵌套式上升管换热器结构，针对特定焦炉容量、荒煤气性质、流量及温度动态特性，经科学设计将波动性荒煤气显热转换为稳定高温热量，同时自动调控上升管管壁温度，解决上升管结焦问题，所回收高温热量可满足于多种用途。该项目具有独立知识产权，可合作开发并提供技术服务。
焦炉上升管
盐浴浸融螺旋盘管嵌套式上升管换热器结构
模拟计算结果
针对困扰焦化废水深度处理的关键难题，资源与环境工程研究所李剑锋教授与山西焦化集团有限公司通过联合攻关，形成了高效絮凝剂、填料吸附、脱附液处理回流等创新性工艺，通过界面调控、吸附浓缩、高级氧化及生物降解的协同作用，解决了低浓度难降解有机污染物分离降解和膜分离过程污染控制的关键问题。项目在山西焦化建立了300 m 3 / h的示范工程，连续稳定运行3年多来，每年节约新鲜水资源210万m3，可外供除盐水140万吨，大幅度降低厂区对新水的取水量， 提高生产用水综合利用率。与此同时实现污染物减排COD 526t，氨氮80t，挥发酚1.32t，氰化物0.53t，实现了焦化废水的达标排放和高效回用。该成套技术符合国家节能减排政策导向，具有较高的环境、社会效益和工程示范意义，符合集约化生产理念，适合在焦化行业进行大范围推广。
水性笔，遇水褪色，清水擦除，环保健康，不污染环境，可代替粉笔和白板笔；水性环保教学专用漆，可喷涂墙面、桌面、地面等，打造随意写画的界面。山西大学环境科学研究所董川教授开发的专用水漆以水为溶剂，不含甲醛等有机挥发物，且节能、防虫、抗污，高硬度，耐擦洗次数达两万次以上，无“太阳效应”，投影效果优于投影幕布，有益保护视力。水性笔和水性漆打造绿色生态智慧教室，使每一个墙面都成为黑板，每一个黑板都成为投影幕布；实现普惠教育和全息教育。书法练习墨汁具有墨色浓厚，环保无味，书写随意，遇水消色，极易清洗的特色，解决了练习过程容易沾染环境，练习后的纸张较难脱色的问题，为国家政策书法进课堂提供了技术支撑。
水性笔
书法墨汁
水性涂料以高端水性工业涂料为中心，通过改性石墨烯、气凝胶等纳米材料的应用，定制生产高性能水基涂层材料。山西大学环境科学研究所董川教授开发了水性船舶涂料、金属防锈水性涂料、水性钢结构防火涂料、水性汽车涂料、大型飞机涂料、大型船舶涂料（自抛光防污涂料）、高铁涂料、风电涂料、海洋工程用重防腐涂料、薄层隔热反射涂料，水性保温隔热涂料、超高温防腐蚀涂料、石油储罐导静电涂料、防火阻燃、吸音降噪、消除甲醛等功能环保涂料，拓展工业和建筑业的高端应用。
船舶水漆
煤矿车用水漆
机械装备水漆
该系列成果由化学化工学院高分子材料课题组开发，聚羧酸减水剂是最新一代的水泥混凝土等无机材料用助剂，在微粉材料中主要起分散稳定、保持缓释等作用，可以减少水泥等无机材料的收缩，大幅提高水泥等无机材料的结构稳定性，从而获得长时耐久性。目前已申请10项发明专利，授权7项，转化7项，转化金额240余万元。利用专利成果与山西山大合盛新材料股份有限公司合作转化，利用丙烯醛尾液专利成果与重庆紫光化工股份有限公司成立重庆紫光合盛建材有限公司进行成果转化。目前研究团队的专利成果转化产值已达15亿元以上，节约高能耗材料水泥达500余万吨，相应减少二氧化碳排放近500万吨，产生显著的经济效益和环境效益。
成果转化公司-山西山大合盛新材料股份有限公司
成果转化车间-山大合盛
4、新型光固化涂料的研发及在外墙外保温仿石漆装饰材料中的应用
化学化工学院张变香教授长期与山西省晋中市的山西亮龙涂料有限公司合作，从2011年以来一直致力于紫外光引发剂、紫外光吸收剂及紫外光固化涂料的研发，并取得了较好的阶段性成果。研究成果申请了国家发明专利19项，已获得授权专利12项，转让4项。并将成果专利“一种具有抗菌功能的紫外光固化玻璃涂料及其制备方法(ZL 2014 1 0548355)”拓展研发了一种快速干燥的固化封底涂料及其制备方法。该涂料能够快速干燥、不易沉降分离、固化膜附着力强，同时涂层表面具有优良的致密性和平整度，且制备方法简单。被山西亮龙涂料有限公司应用于基材表面、底层处理的抗碱底漆及罩面漆中，取得了良好的社会效益及经济效益。
图1涂料放置无沉降现象 图2涂层附着力实验
部分授权专利
5、生物洗涤剂
张剑教授与勇宁记公司合作研发的生物酶制剂包裹技术属国际、国内首创领先技术，公司采用合作研发专利技术生产的易弗诺酶制剂产品，首次实现洗涤用酶产品的国产化。项目核心技术已授权4项发明专利和1项实用新型专利。
6、大豆环保木材胶黏剂
传统的板材胶黏剂为三醛胶。然而，三醛胶木材产品会释放出甲醛气体，是人体健康的一大杀手，其释放期长达5-15年，被世界卫生组织确认为对人体有毒害、致癌、致畸形的化学物质。生物技术研究所杨秀清课题组开发了以大豆基（豆粕）为原料的木材胶黏剂。产品以天然大豆蛋白为主要原料，蛋白酶为改性剂，工业用水为分散介质制成的新型环保胶粘剂，主要用于人造板木材加工行业。
本胶黏剂具有以下优点：
1.大豆基木材胶黏剂配方只含有蛋白质和低浓度的弱碱，不含甲醛，从源头解决了甲醛释放的问题。
2.采用了蛋白酶改性技术，确保胶黏剂的稳定性与耐水性。
3.配方具有绿色、环保、无污染的优点。
4.粉剂与胶液混合方便，流动性好，施胶简单。
5.产品固化后，板材成品胶合强度高，耐水性强。
6.无性气味，成型板材无任何异味，空气清新可以即装即住。
7.储存方便，存放期可达6个月。
8.使用领域广泛，适用于地板基材，多层家具板材，细木工板，刨花板，集装箱底板及建筑模板。
