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曹宏斌：為工業(yè)增添一點“綠”

中國科學報記者 甘曉

當前，我國正在經歷跨越式發(fā)展，重化工業(yè)在相當長的時間內仍然是國家經濟發(fā)展的支柱產業(yè)之一。

“減污降碳、提質增效，這一八字方針將是未來一段時間我國工業(yè)領域綠色轉型的必然選擇。”近日，中國科學院過程工程研究所研究員曹宏斌在接受《中國科學報》采訪時表示。

多年來，曹宏斌帶領團隊致力于發(fā)展以高效分離為核心、統(tǒng)籌生產端與末端協(xié)同優(yōu)化的工業(yè)生產全過程減污降碳新方法，用多項重大科技成果為冶金、煤化工、新能源固廢處理等行業(yè)增加一點“綠”。他因此榮獲第三屆全國創(chuàng)新爭先獎。

下沉行業(yè)，面向國家需求

分離是工業(yè)生產中最常見的過程之一，目的是將混合物中的不同化學物質分開，得到有價產品，并使有害物質減排甚至零排放。有數據表明，分離過程的能耗占整個工業(yè)過程能耗的60%以上。

“污染物排放的主要原因在于分離不徹底，而深度分離則可以讓更多化學物質變成有價產品，而不是廢物。”長期從事環(huán)境分離研究的曹宏斌說。

2006年，一個偶然的機會讓曹宏斌開始探索一種以分離為核心、統(tǒng)籌生產端與末端協(xié)同優(yōu)化的工業(yè)生產全過程減污降碳新方法。當時，遼寧葫蘆島一家企業(yè)主動找上門來，希望他能幫助解決釩鉻分離與廢渣清潔處理的問題。

曹宏斌欣然接受了這個艱巨的任務，一干就是5年。最終，他帶領團隊成功建立了以“伯胺萃取分離釩鉻-熱解絡合精餾蒸氨-廢水處理與分質循環(huán)”為核心的釩鉻渣高效利用新工藝，解決了釩鉻分離、重金屬和氨深度分離等難題，實現(xiàn)了污染物近零排放，使總資源利用率提高30%以上。這項成果獲得2013年國家技術發(fā)明獎二等獎。

其中，重金屬和氨深度分離技術在稀土行業(yè)的應用還為解決氨氮污染問題發(fā)揮了重要支撐作用。

曹宏斌在位于新疆吐魯番的工程現(xiàn)場。受訪者供圖

面向國家需求，曹宏斌把他的絕活兒帶到煤化工行業(yè)。2016年，西南地區(qū)一家煤化工企業(yè)在生產過程中產生的惡臭異味被附近群眾投訴，企業(yè)因此停產。為解決這家公司遭遇的環(huán)境污染“滑鐵盧”，曹宏斌帶領團隊第一時間趕赴現(xiàn)場，并接受了企業(yè)委托。

針對企業(yè)廢水生產端未能深度解毒、出水污染物濃度高、處理成本高等問題，他帶領團隊提出以“高效分離減毒-生物強化降毒-高級氧化深度凈化”為核心的全過程優(yōu)化控污技術路線，在順利解決問題的同時，使成本降低超15%。這一系列“神操作”，在停產3年的企業(yè)恢復生產中發(fā)揮了關鍵作用。

基礎到應用，跑通全鏈條

在幾十年的科研生涯中，盡管曹宏斌經常奔走在解決企業(yè)實際問題的一線，但他始終沒有忘記科學家的角色。

“課題可以結束，但學術方向要堅持。”這是曹宏斌經常對課題組青年科研人員強調的。長期實踐中，他總結出一套方法論，支持他跑通從基礎到應用的創(chuàng)新全鏈條。

比如，面對企業(yè)提出的釩鉻分離課題，曹宏斌先從文獻中得到啟發(fā)，形成解決現(xiàn)實問題的想法，歷經小試、中試、示范等環(huán)節(jié)，在工程上將想法變?yōu)楝F(xiàn)實，順利完成這個課題。而他探索的腳步并沒有就此停止。

“建好工程后，我們繼續(xù)開展基礎研究，包括探討釩鉻分離的影響因素與強化方法。”曹宏斌告訴《中國科學報》，“我們最后從科學上弄清楚了，釩的離子形態(tài)會影響它的分配系數。這一認識指導我們通過調控釩的離子形態(tài)實現(xiàn)對它的深度分離，幫助我們得到純度更高的釩。”

在曹宏斌看來，從應用到基礎再回到應用，這個過程不僅可以更高效地解決實際問題，還能更加深入地認識科學問題，使工業(yè)生產全過程減污降碳這一學術方向上的認知實現(xiàn)螺旋式上升。

正是憑借在這一學術方向上的深厚積累，曹宏斌得以在科學上進行超前部署。2006年，他關注到隨著手機等電子產品的廣泛使用，廢鋰電池的回收再利用極有可能成為人類社會面臨的重大挑戰(zhàn)。于是，他指導一名博士生圍繞鋰電池處理進行研究。

近20年來，基于前期基礎研究，他們面向實際問題，發(fā)明了以選擇性提鋰、雙極膜酸堿循環(huán)、萃取液深度分離回收萃取劑、熱解絡合精餾深度分離重金屬-氨等為核心的鋰電固廢低碳循環(huán)利用與二次污染控制成套技術，為我國鋰電固廢處置提供了先進、適用的新方案。

團隊開發(fā)的核心技術成功應用于近80項產業(yè)化工程，鋰回收率由不足70%提高到90%以上，氨氮排放降低95%以上，國內產能覆蓋度超過60%。

多年堅守，論文寫在祖國大地

不在工程現(xiàn)場，就是在去現(xiàn)場的路上，這是熟悉曹宏斌的人對他的印象。多年來，他與企業(yè)技術人員一起堅守在工業(yè)生產一線，確保工程試驗不出差錯。

對曹宏斌而言，工業(yè)生產現(xiàn)場和實驗室完全不一樣，不僅生活和工作條件比較艱苦，還承擔著巨大壓力。“你得跟著生產的節(jié)奏來，工程中出了技術問題必須馬上解決，半夜出了問題就要半夜解決。”他說。

胸懷使命、肩有擔當，曹宏斌憑著滿腔熱情和奉獻精神堅持下來。當年在遼寧葫蘆島攻克釩鉻分離難題時，他為了每周三給研究生講課，奔波在企業(yè)和課堂之間。

“周二晚上要么坐汽車、要么坐火車回北京，兩種方式都要五六個小時。幾年下來，我的頭發(fā)白了好多。”曹宏斌回憶說。

這些年，他在工程現(xiàn)場的時間超過7年。葫蘆島、鞍山、攀枝花、三門峽、天津、長沙、吐魯番……他的足跡遍及全國許多城市，真正做到了把論文寫在祖國的大地上。

“辛苦并快樂著。”曹宏斌對這句話深有體會。用科技創(chuàng)新解決實際問題并實現(xiàn)工業(yè)應用，同時獲得用戶單位的好評，給他帶來了極大成就感，讓他始終樂在其中。

來源：中國科學報