新材料与节能环保

华侨大学科技成果

01

稀土掺杂钙钛矿型太阳能电池材料研究

项目简介

本课题围绕光伏技术开发的效率、成本、稳定、环境友好等基本要求，以掺杂稀土钙钛矿太阳电池的材料设计和可控制备为基础，通过材料设计、合成制备、结构表征和效能评价，阐明钙钛矿电池吸光材料、载流子传输材料及电极材料的能级匹配、界面匹配和结构匹配规律，考察稀土离子的P型N型掺杂效应和上下转换发光模式，厘清钙钛矿太阳电池载流子产生、传输、收集、湮灭过程的演化机理和调控机制，揭示钙钛矿太阳电池的微观材料结构与宏观光伏性能之间关系，解决关键科学问题，提供成本低、稳定性高、环境友好的钙钛矿型太阳电池，提升在相关领域开发自主创新能力。

02

生活污泥重金属脱除及制备生物质颗粒燃料

项目简介

目前全国近80%的污泥没有得到稳定化、无害化处理处置，绝大部分污泥都是送往城市垃圾处理厂简单填埋。污泥的处理不当，直接排入环境中会造成环境污染也会造成资源和能源的浪费。如何处理污泥，使之不会进入环境造成环境污染，已成为目前迫切需要解决的问题。本项目在有效解决污泥中重金属污染的基础上，开展污泥生物颗粒大规模制备工艺的研究开发，对城市水处理剩余污泥的资源化利用，并使用各种固体废弃物，如树叶、粉煤灰、植物残体等，加工高性能生物颗粒，模拟工业化的加工过程在实验室制备生物颗粒。并且在生物颗粒燃料制备过程中，污泥中残留的少量有害成分封存在固化的颗粒中，在生物颗粒混凝土及其制品中不再逸出或析出，不产生二次污染。

项目的研究开发内容包括：（1）干污泥中重金属脱除技术；（2）重金属脱除溶剂的处理工艺；（3）生物质颗粒燃料制备技术；（4）生物质颗粒燃料制砖工艺；本项目的关键技术均为本单位课题组成员自主研发，关键技术均将进行实验室小试和中试的可行性验证。研究单位在污泥处理与处置、固废处理与资源化、环保脱水设备的研制和应用、水污染控制工程的设计与工程实施等方面都有很好的研究和工程实施基础，因而具备经济可行性。本项目在技术、工艺的研发过程中，在药剂选择、操作性能、设备购置及维护、耗能等方面充分考虑经济合理性。本项目研究开发的技术投资少，仅为目前国内外投资的五分之一到三分之一，运行成本低，可降低污泥的处置费，使污水处理单位减少运行费用；与目前填埋技术相比，每吨污泥将有效减少污水处理厂元投资；与国际通用干化焚烧技术相比投资可减少80%以上，每吨污泥可节煤Kg，同时可减排KgCO2；污泥脱除重金属后可用于制砖和其他用途，大幅度减少了污泥总量，从而减少后续处置过程的占地、运费等；本项目研发脱除重金属后，污泥质量和热值等变化很小，制备呈生物质颗粒燃料制多孔保温砖，在焚烧过程中节省燃料，每吨生物质颗粒燃料热值相当于～kg电煤，使污泥变废为宝。利用污泥生产烧结多孔砌块和烧结空心砌块技术产品的传热系数K≤1.5W/(m2K)，热惰性指标D≥3.0，达到“福建省自保温墙体材料”的要求，可替代其他外墙的保温材料，是国家推广的“节能建筑”产品。

03

乡镇生活污水景观生态处理技术研究与应用

项目简介

本项目针对传统城镇污水处理技术存在的影响周边环境问题，并结合污染治理效果的实际特征，研究开发具有自主知识产权的，基于基质、微生物、植物和动物协同作用的乡镇生活污水处理技术，实现污染治理与景观生态建设的统一，为实现“休闲园林式”水污染治理设施提供技术和装备支持。

课题组拟通过创新，提升乡镇生活污水景观生态处理技术水平：（1）高水质标准，解决目前人工湿地处理效果差，运行不稳定等问题，强化污染治理效果，解决污水碳源不足影响除磷脱氮等技术难题，实现污水的高标准排放，稳定达到污水综合排放标准一级标准，探索达到更高水质标准的技术和方法。（2）高美学标准，通过“植物配选、景观砌筑、文化融合”等手段，研发与自然环境与人文环境相适应的、具有高美学标准的休闲园林式污水处理设施，使污水处理厂成为“花红叶绿、山水相宜、温馨和谐”的休憩旅游之地。（3）低环境影响，解决传统城镇污水处理技术存在的影响周边环境的问题，例如臭味影响、视觉影响。（4）低污泥排放，生物污泥还是臭味的重要来源之一，通过技术创新实现污泥减量，可缓解城市污泥处理难题，降低处理设施的运行维护难度，降低处理设施的对环境的影响。（5）低能源消耗，通过湿地系统实现污水处理的节能。

04

污水人工湿地处理技术

项目简介

本项目针对传统城镇污水处理技术存在的影响周边环境问题，并结合污染治理效果的实际特征，研究开发具有自主知识产权的，基于基质、微生物、植物和动物协同作用的乡镇生活污水处理技术，实现污染治理与景观生态建设的统一，为实现“休闲园林式”水污染治理设施提供技术和装备支持。

人工湿地处理系统是生态工程的一种，是对自然湿地的模拟，利用自然生态系统中植物、基质和微生物三者的协同作用来实现水质的净化作用。当污水通过系统时，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用，使水质得到净化。一方面具有较强的污水净化效果，尤其是针对生活污水具有极强的净化效果；另一方面具有优美的景观效果，并且能够改善局部小环境，构建微生境，提高生物多样性和娱乐休闲场所。与传统的污水二级生化处理工艺比较，人工湿地污水处理技术具有净化效果好、去除氮磷能力强、工艺设备简单、运行维护管理方便、能耗低、系统配置可塑性强、工程基建和运行费用低、出水具有一定的生物安全性、生态环境效益显著并美化环境、可实现废水的资源化等特点。因此，该技术适用于远离城市污水管网的居民小区、别墅区、旅游景区、中小城镇、厂矿企业、农村生活污水和生产废水，以及微污染水源水等的处理。同时，借助其显著的生态环境效益和观赏性，可以将污水处理集观赏、娱乐和水质净化于一体。居民小区、别墅区、旅游景区、中小城镇、厂矿企业、农村生活污水和生产废水等均有极好的应用价值。

05

净水厂污泥资源化制备多功能水环境修复材料

项目简介

目前净水厂污泥资源化利用存在难已产业化的瓶颈问题，亟需开展其资源化利用新途径研究。本项目研究净水厂污泥制备多功能水环境修复材料的可行性、制备工艺和运行参数；考察材料对磷等污染物的吸附特性；探讨材料高效微生物挂膜方法；研究挂膜材料脱氮固磷和削减有机物性能及机理；净水厂中试验证材料制备可行性，进一步优化制备工艺和运行参数。研究成果可为净水厂污泥制备多功能水环境修复材料产业化实施提供理论依据和技术支撑。本项目研发可得到多功能水环境修复材料，应用于生态浮床技术和污染沉积物原位覆盖技术；确定净水厂污泥制备多功能水环境材料的工艺及其运行参数，制备生态浮床技术材料和污染物沉积物原位覆盖技术材料。

06

石墨烯与石墨烯微片制备技术

项目简介

石墨烯是近年来的热点材料。如何大规模、低成本制备石墨烯是目前研究的重要课题之一。年项目组提出了“天然石墨的分子级分散及其与高分子的复合”获国家自然科学基金的立项（No.）。3年提出对天然鳞片石墨进行化学插层、膨胀，结合超声波粉碎技术成功将其转变为石墨烯微片；9年完成石墨烯微片的中试生产，建成10吨/年石墨烯微片生产线，石墨烯微片产品厚度达到20-80纳米；最近提出了“连续胶带剥离技术”实现了石墨烯的大量生产。

该项目致力于从天然石墨制备石墨烯的研究，获得了多种石墨烯制备方法。通过利用化学氧化法，机械剥离法等手段对天然石墨进行剥离，使石墨烯从石墨晶体上游离出来。研究基本工艺与制备条件，并表征所制备石墨烯的结构；研究石墨烯的表面改性技术等。该方法制备工艺简单，生产成本低，适合于工业化生产，所制备的磁性石墨粉末具有良好的导电、导磁性能，是一种优良的电磁屏蔽产品的原材料，产品有望在高容量储能材料、高性能复合材料、各类导电、导热材料等领域得到应用。

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