河海大學環(huán)境學院祝建中教授課題組，多年來在減污降碳、固廢資源化和生態(tài)修復三大領域開展了系統(tǒng)性的研究工作，取得了一系列創(chuàng)新成果。在減污降碳方面，團隊專注于開發(fā)高效的二氧化碳捕集與利用技術，優(yōu)化工藝以降低能耗并提升捕集效率;在固廢資源化領域，團隊致力于將工業(yè)廢棄物高值化利用;在生態(tài)修復方面，團隊將先進的材料和技術應用于黑臭水體的治理與修復，實現(xiàn)了污染物的高效去除與水生態(tài)系統(tǒng)的恢復。這些研究不僅推動了環(huán)保技術的發(fā)展，還為實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供了科學支持與技術保障。

創(chuàng)新技術 減污降碳

祝建中課題組一直以來聚焦于二氧化碳捕集與利用技術的開發(fā)與優(yōu)化，力求在降低能耗的同時提高二氧化碳捕集效率。在減污降碳方面，他們深入研究了胺/醇體系液-固相變吸收劑的特性，設計出一種高效的新型相變吸收劑，通過液-固相變過程在二氧化碳捕集過程中實現(xiàn)了更高的吸收容量、吸收速率以及相變性能，顯著提升了捕集效果。此外，團隊提出了固相產(chǎn)物的非熱再生方法，通過將固相產(chǎn)物轉化為碳酸鈣等高附加值產(chǎn)品，大幅降低了傳統(tǒng)熱再生工藝的能耗，為二氧化碳和含鈣工業(yè)廢料的資源化利用提供了高效、低成本的新路徑。通過多尺度模擬與實驗研究，他們進一步揭示了該吸收劑體系的相變機理及其在不同溫度、壓力條件下的性能表現(xiàn)，為未來二氧化碳捕集與利用技術的設計與優(yōu)化奠定了堅實的理論基礎。該項創(chuàng)新研究不僅為實現(xiàn)減污降碳目標提供了切實可行的技術方案，更為加速推動國家“雙碳”戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)提供了有力支持。團隊在此領域的研究成果均已發(fā)表在行業(yè)知名期刊，如Chemical Engineering Journal、Separation and Purification Technology等。

圖1：用于二氧化碳捕集與利用的新型液固相變吸收劑

固廢利用 變廢為寶

在固廢資源化領域，祝建中帶領團隊專注于開發(fā)高效的工業(yè)廢棄物再利用技術，通過一系列創(chuàng)新的物理化學處理手段，將固體廢棄物轉化為高附加值的功能性材料。針對不同種類的工業(yè)廢棄物(如冶金廢渣、粉煤灰、脫硫石膏等)，他們通過優(yōu)化固廢處理中的關鍵參數(shù)，研發(fā)出一套針對性的資源化工藝，能夠顯著提高固廢利用率并減少二次污染。例如，在處理冶金廢渣時，他們采用先進的活化技術，通過控制熱解和機械力化學反應條件，將其轉化為用于水處理和土壤改良的多孔吸附材料，這種材料具有優(yōu)異的吸附性能，對重金屬離子和有機污染物具有良好的去除效果(授權發(fā)明專利：一種上下移動分布處理的固廢處理設備)。

同時，針對粉煤灰的再利用，祝建中團隊開發(fā)了一種低溫改性方法，使其成為適用于高性能建筑材料的活性填料，顯著提升了材料的強度和耐久性。此外，在處理脫硫石膏的過程中，他們通過調控石膏的晶體結構和表面化學性質，成功將其轉化為具有防火、隔熱特性的功能性材料，并進一步在綠色建材領域中得到推廣應用。

針對膨潤土等含有黏土礦物的固體廢棄物，祝建中團隊特別關注其在環(huán)境修復和工業(yè)應用中的潛力。通過一系列改性工藝，特別是對膨潤土進行表面改性和納米復合處理，顯著提升了其吸附能力和機械性能。該改性膨潤土材料不僅在重金屬和有機污染物的吸附中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能(授權發(fā)明專利：一種多孔鈉基膨潤土顆粒的制備方法;一種兼具吸附功能的抗鹽耐污型膨潤土的制備方法;一種鈣基膨潤土鈉化改性方法)。此外，他們進一步探索了膨潤土在功能材料中的應用，將其與高分子材料復合，制備出具有高強度、高耐久性的工程材料。這種復合材料可廣泛應用于建筑、隔熱材料和環(huán)境治理領域，進一步推動了膨潤土資源的高效利用(授權發(fā)明專利：一種利用光固化技術搭接膨潤土防水毯的施工方法)。這些研究成果不僅減少了固廢對環(huán)境的危害，還實現(xiàn)了資源的高效循環(huán)利用，有助于減少對原生材料的依賴，推動了建筑、環(huán)保等行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

生態(tài)修復 底泥資源化

在底泥資源化的生態(tài)修復技術創(chuàng)新方面，團隊深入開展了針對黑臭河道和礦區(qū)的修復技術研究，主要從技術原理、實施方案和創(chuàng)新點展開，取得了顯著的成果。

首先，針對底泥處理后用于黑臭河道的生態(tài)修復，祝建中團隊針對黑臭河道底泥的高有機質、高重金屬含量等特點，開發(fā)了一套多步驟的處理工藝，首先通過物理-化學結合的脫水技術，顯著降低底泥的含水率，從而減小其體積，便于進一步處理和運輸(授權發(fā)明專利：一種復合水處理劑及其制備方法與應用;一種利用生物高效降解可制備的污染底泥及工業(yè)污泥固化方法)。在脫水后，通過改進的穩(wěn)定化技術，利用添加鈣基材料、改性粘土和生物質活性炭等增強底泥對重金屬的固化效果，從而減少重金屬的浸出風險。隨后，團隊通過熱解和生物堆肥技術，對底泥進行無害化處理，使底泥中的有機污染物降解，重構其物理化學性質(授權發(fā)明專利：一種淤泥土壤化添加劑及其制備方法和應用)。

圖2：淤泥高效脫水固化專利設備

在生態(tài)修復方面，祝建中團隊開發(fā)了一種“底泥+生態(tài)基質”復合技術，將處理后的底泥作為生態(tài)修復基質，與生物濾床、人工濕地等生態(tài)修復技術相結合，改善河道底質結構，促進沉積物中微生物群落的生物降解功能，進一步增強水體的自凈能力(授權發(fā)明專利：一種河道治理綜合資源化方法;一種用于底泥壓濾脫水凈化與資源化的護坡及方法)。具體而言，底泥被用于種植水生植物，利用其富含的養(yǎng)分促進植被生長，同時底質中固定的重金屬和有機污染物則被生態(tài)基質中的微生物降解或轉化為無害形式(授權發(fā)明專利：一種河道周邊的植物制備物料及其制備方法和應用)。該系統(tǒng)不僅可以顯著提高水體中氮、磷等富營養(yǎng)化元素的去除率，促進水質改善，還增強了河道的生態(tài)恢復能力。

其次，針對底泥處理后用于礦區(qū)的生態(tài)修復，在礦區(qū)修復中，祝建中團隊針對礦區(qū)土壤貧瘠、重金屬超標和生態(tài)系統(tǒng)退化的特點，創(chuàng)新性地將處理后的底泥作為礦區(qū)土壤改良劑。底泥經(jīng)過專門的無害化處理后，保留了其豐富的有機質和礦物質成分，成為修復礦區(qū)植被覆蓋的重要基質材料(授權發(fā)明專利：一種高有機質河道淤泥復合固化材料及其應用)。研究團隊利用底泥中的碳、氮、磷等營養(yǎng)元素，結合其良好的吸水保肥能力，有效改良了礦區(qū)貧瘠的土壤環(huán)境，增強了植物生長所需的營養(yǎng)供給。技術創(chuàng)新還體現(xiàn)在利用底泥與礦區(qū)土壤復合穩(wěn)定技術中。通過引入改性劑如鐵氧化物、硅酸鹽等，進一步提高底泥的重金屬固化效率，并通過控制pH值和有機質含量，降低礦區(qū)土壤中重金屬的活性，減少其對生態(tài)環(huán)境的負面影響。團隊還結合生態(tài)工程學方法，設計了一種底泥與植物聯(lián)合修復技術，選擇耐重金屬且生長迅速的植物，如楊樹、柳樹等，構建穩(wěn)定的植被覆蓋體系，同時通過底泥中的營養(yǎng)元素供給，顯著提高了植被的生長速度和土壤改良效果。

通過這些技術創(chuàng)新，祝建中團隊成功應用底泥資源化技術恢復礦區(qū)的生態(tài)功能，不僅減少了礦區(qū)土壤侵蝕，還提高了植物群落的多樣性和穩(wěn)定性，進而改善了整體生態(tài)環(huán)境。這些研究成果為礦區(qū)的生態(tài)修復提供了重要的技術支持，尤其是在資源有限的地區(qū)，底泥的二次利用不僅降低了修復成本，也減少了環(huán)境負擔。他們在黑臭河道治理、生態(tài)岸坡構建以及固體廢棄物資源化等多個領域形成了一系列獨具特色的理論與技術，獲得了多項國家及行業(yè)獎勵和榮譽。

生態(tài)環(huán)境是人類生存和可持續(xù)發(fā)展的重要基礎，作為生態(tài)環(huán)境的守護者，祝建中團隊積極響應我國“雙碳”戰(zhàn)略，堅持不忘初心，致力減污降碳、固廢資源化以及生態(tài)修復，保護生態(tài)環(huán)境，恢復綠水青山，建設美麗中國。(文/陳偉)

圖3：黑臭河道生態(tài)修復工程實施前后

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