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鲁逸人:用环境功能材料技术治理空气污染

2017-01-05 14:12:42来源:中国科学报浏览:评论:0

  废水、汽车尾气、雾霾……随着人类经济社会的发展,一系列环境问题也在凸显。如何治理环境污染?从源头管控出发,最大程度地减少排放,提倡低碳环保的生活方式固然很重要,利用先进的科学技术,从环境功能材料本身的性能提高入手,开发各种治污材料和工艺也是应有之义。

  天津大学环境科学与工程学院副教授鲁逸人就是这样想的。“传统的环境领域技术要想有所突破,从材料或生物技术上进行学科交叉是一条大有前景的可行之路。实际上,诸多环境技术问题从根本上依赖于现代材料合成技术的进步。尤其是现代材料科技的飞速发展,为环境科学的发展提供了一个非常理想的研究方向”,在日前接受记者采访时,鲁逸人表示。

  瞄准汽车尾气排放

  “在求学过程中,我一直觉得现代科技的发展离不开多学科的共同发展、协同发展,尤其是环境问题作为一种多学科体系的融合问题,显得尤其突出。”鲁逸人介绍,在本科的化工专业学习期间,他开始了解了一些污染的来源和污染治理的基本方法,“初步觉得化工和环境保护的密切联系”,因此决定从事环境科学方面的研究和探索。

  “在美国访问期间,我被现代材料科技的发展所深深吸引,也看清了未来环境功能材料的发展方向。”鲁逸人表示,当代社会随着社会经济的发展,环保问题越来越突出。尤其是屡中“霾伏”的京津冀地区,迫切需要“多管齐下”治理大气污染。他由此选择了把污染治理、环境功能材料、环境修复等作为自己的研究重点,“环境污染与我们的生活息息相关,对于污染治理及纳米材料应用的科研兴趣是我长期坚持的动力”。

  近年来,鲁逸人在环境功能材料等方面取得的一些成功,也在日渐投入实用,为改善环境作出贡献。他此前承担了一项天津市重点研发计划“集成发动机尾气处理系统集成与应用”,就取得了不错的社会效益。

  “我国工业污染越来越严重,甚至有光化学烟雾现象出现。如何有效提高机动车污染的治理水平,解决环境影响和发展之间的矛盾是目前亟待解决的问题,有着很强的经济和社会效益。”鲁逸人介绍,他们合成了“超大比表面积复合分子筛”,可用于低温处理柴油车尾气,在提高净化效率的同时,制备的装置也可以实现集成和全自动控制,可减少燃料消耗。此外,他们还研发出适用于不同气候条件的不同产品,为国内外部分整车厂提供了性能良好的满足排放标准的柴油车SCR催化转化器产品。

  鲁逸人介绍说,目前,团队与中科院合作完成并开发了高效复合分子筛催化剂,催化所需温度低且效率高,已经达到并超过了某些国内外同类产品的性能指标。他觉得,这一技术能为解决我国机动车尾气治理和相关行业技术推广提供重要的实践依据。

  鲁逸人参加的内燃机燃烧学国家重点实验室的另外一项“甲醇—柴油双燃料技术”项目,也是针对汽车尾气的。这一项目的核心技术是在保留原车发动机控制系统的基础上,增加甲醇及柴油控制系统,使其能在纯柴油和甲醇—柴油双燃料两种模式下运行,保持与纯柴油车相同的动力性的同时达到更高的排放品质。

  2016年5月,该项目团队在宝塔科技公司进行了“甲醇—柴油双燃料技术”项目的车辆改造试验。连续的行车试验显示,甲醇柴油双燃料技术应用效果良好。

  鲁逸人介绍说,使用该技术可实现甲醇对柴油的替代比平均高30%以上,节约燃油成本超过10%,有助于提高燃烧效率,降低热负荷,并且可大幅降低尾气排放污染。

  不盲目追求热点

  下一步,鲁逸人的研究重点仍然是环境功能材料,尤其是纳米材料的设计合成及性能的研究。

  鲁逸人提出,作为科学工作者,要始终处理好面向实际需求作研究和坚持基础研究这两者之间的关系:“一方面,科研工作要面向国家的实际需求研发应用型技术;另一方面,我们也不能忽视基础研究,没有基础理论研究的支持,应用技术将面临很多实际困难。”

  “目前很多研究中追捧热点的现象很突出,国际上热点一变,很多工作者就被迫改变研究方向了,这点我觉得从长远来看对我国的技术积累是不利的。”鲁逸人认为。

  当前,国家也一直强调要把企业作为创新的主体,强调科研人员要与企业积极合作,进行成果转化。对此,鲁逸人大加赞同:“欧美把做出的科研成果申请专利只是万里长征的第一步,长期和企业密切合作才能使得科研成果更加接地气,才有利于技术将来的推广,也是对于科研成果转化比较合理、成熟的方法。”

  “科研工作要面临的困难是很多的,很多问题不可预期。另一方面,科学的魅力无穷,只有你真正走进去才能感受到,这个时候科研就不是枯燥的,而是充满趣味和挑战的。”鲁逸人表示。

 

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