第三十五期技术成果汇编（河南省科技成果转移转化服务平台）

251号技术成果

成果名称：煤基高值产品的制备及性能研究

项目编号：A-1-022239-0

技术领域：新型材料

成果详情：中国是世界最大的煤炭生产国，“富煤，贫油，少气”是我国能源资源的基本特征，在未来很长一段时间内煤炭仍将占据能源生产和消费的主要位置，因而实施煤炭资源的清洁、高附加值利用具有重要的战略意义。基于上述研究背景，本项目利用我国丰富的煤炭资源，成功制备具有高附加值的煤基活性炭材料，所制备的活性炭材料具有高比表面积及丰富的内部交联网络，能够提高其活性位点数量和择形选择性，促进吸附、分离效率并保证良好的机械稳定性，将其作为吸附剂和催化剂材料载体具有重要的应用价值和良好的应用前景。此外，煤的组成较为复杂，将其进行精制及纯化后，可进一步制备泡沫碳、碳纤维、石墨烯等具有高附加值的化工产品，极大地提高了煤炭的高附加利用价值。

市场及效益分析：丰富的煤炭资源使得其生产成本大幅降低，高附加值活性炭等产品的开发使其经济效益得到很好的保障,这种低入高出的生产路线可获得极佳的投资回报。所制备的煤基活性炭产品具有孔道结构丰富、比表面积高等优点，对工业废气及废水的吸附净化效果显著，且产品易回收再生。

技术成熟度：目前已实现煤基活性炭产品的百公斤级生产及评估工作。

252号技术成果

成果名称：基于天然产物及其衍生物的新型碳质吸附材料的制备及性能研究

项目编号：A-1-022240-0

技术领域：新型材料

成果详情：原油从开采、炼化到最终以成品油的形式走向消费市场的过程中，需要经历多次储运装卸过程，这中间难免会造成油品的挥发损耗甚至是泄漏，造成能源浪费、油品质量下降、环境污染乃至安全隐患。根据资料显示，中国汽油每年收发作业过程中挥发损失总量达到3.24×105吨、直接损失人民币超过10亿元，这还不包括罐区储存的呼吸损耗。此外，挥发性油气等典型VOCs(挥发性有机化合物）是雾霾形成的主要诱因之一。因此，挥发性油气的有效回收与利用已引起了人们的广泛的关注。目前，油气回收的工艺主要有4种吸附法、冷凝法、膜分离法及吸收法。其中吸附分离技术作为一种原理成熟并且最为经济高效的储运损耗控制手段，被广泛应用于油气回收，吸附储罐(甲烷、氢气储存）开发和油品的泄漏控制等领域。而该项技术的关键在于吸附剂材料的选择，其直接决定了控制与回收的最终效率。活性炭、吸附硅胶等作为典型的吸附材料，具有价格廉价、原料广、吸附效果好等优点，广泛的应用在农业、国防、交通、医药、环保等领域。尤其是近年来随着环境污染日益严重、及人们的环保意识逐渐增强，使得吸附材料的需求量越来越大。但是活性炭等吸附材料存在以下几个主要缺陷仍限制了其实际工业应用的效果：(1)微孔(<2nm)含量高、可有效利用的比表面积小，造成轻烃油气组分(C2-C5)吸附率低；(2)疏水性差(吸油气的同时也吸水）；(3)循环使用机械寿命短(易粉化)；(4)吸附温升大(易燃易爆)；(5)脱附真空度高(5KPa)，高沸点的苯、甲苯等有机化合物脱附难。因此，可替代新型吸附剂材料的研究、改进势在必行。而将活性炭应用于吸附VOCs气体的研发和应用时，技术的难度主要在于以下三点：(i)活性炭孔径结构和表面化学性质的调控，孔径结构的变化对活性炭的比表面积、吸附性能以及吸附热的大小都有着明显影响。(ii)成型活性炭机械强度的控制，活性炭必须经高温活化，而在高温条件下活性炭易粉化，机械强度下降明显，从而直接影响了活性炭的使用寿命以及吸附性能的下降。(iii)活性炭的失活，活性炭在使用过程中一些毒性气体或者杂质占据着活性位点从而使活性炭的性能逐渐下降。如何保持活性炭的清洁性直接影响着活性炭的重复使用性。针对以上难题，本项目的研究工作主要分为小试生产、中试放大和性能测试三个单元过程，每个单元相互支撑，通过信息反馈，获取最优的活性炭制备工艺。在小试研发阶段，首先进行活性炭原料筛选工作，接着分别利用不同活化技术制备新型活性炭，着重探索了每种活化工艺中活化温度、活化时间、活性剂用量等因素对活性炭比表面积和孔结构的影响规律。并将小试探索的活性炭制备工艺进行中试放大生产，实现了百公斤级新型活性炭的宏量制备。在中试生产过程中，系统的调试了温度、活化时间等参数的对活性炭孔结构的影响。最后，将中试生产的活性炭产品进行VOCs吸附性能测试，将测定结果分别反馈到小试研究和中试生产研究中，进一步完善活性炭吸附能力与结构的构效关系，优化活性炭的制备工艺流程。最终，本项目所开发的高介孔、强吸附性的疏水活性炭很好的解决了传统活性炭材料吸附温升大、真空脱附难等问题，并在确保其活性比表面与吸附容量提高的同时，比表面积实现了梯度分布(600-1100m2/g)，活性炭样品丁烷吸附活性达到了23.88g/100g，丁烷持附量低至5.45g/100g。其工作容量明显超过了卡尔冈生产的WS480，达到了其工作容量的1.39倍。此外，本项目制备的活性炭还表现出很高的机械强度(球盘强度≥95%)和疏水性能(其疏水角超过了130o)。

市场及效益分析：本项目制备的活性炭在保持高性能的同时，还保持了较低的生产成本。经过初步测算，本项目制备的新型疏水碳质工业生产成本远低于卡尔岗活性炭的销售价（超过35000元/吨），具有可观的经济价值。

253号技术成果

成果名称：新型粉煤成型粘结剂与交联剂耦合技术的开发与利用

项目编号：A-1-022241-0

技术领域：新型材料

成果详情：在现代煤炭开采生产过程中，会伴随产生大量的粉状兰炭颗粒（直径小于3mm），这些颗粒物作为煤料用于兰炭生产会引起了诸多不便，不仅影响生产效率，还易与低温干馏产品焦油形成胶状物，从而阻塞炉体，使反应炉的效率大为降低。此外，粉末兰炭作为一种非洁净原煤，也具有燃烧效率低，污染环境的实际应用问题。为解决上述关键科学问题，本项目通过粉煤成型技术（开发新型粘结剂将碳质前驱物粘结成型），以煤粉作为碳质前驱物，添加高温焦油、纤维素等粘结剂生产成型炭料的工艺，制备出具有一定形状和尺寸，易于调变和加工的块煤材料。本项目的研究将为我国粉煤资源的高效清洁利用，提高其燃烧效率，减少环境污染提供科学依据和实验技术，具有重要的科学意义和应用价值。

项目创新点：本项目通过对小粒煤成型的黏结剂、交联剂进行耦合与优选，并通过优化工艺条件，制备出高性能的型煤，使其具有优异的低温和高温机械强度。同时，从微观上深入研究型煤硬度、弹性、塑性和表面物理化学性质等原煤自身性质，以及粒度、烘干温度和成型压力等工艺参数与不同黏结剂作用时型煤微观结构形态及变化规律，进而建立型煤微观结构与宏观性质之间的关联。

市场及效益分析：1)粉煤成型是把低效原煤转化为高效能源，以取得明显的节煤效果的有效途径。通过特殊的成型工艺，使得煤炭的应用性能得到改善和优化。2)粉煤成型是把非洁净能源原煤，转化为较洁净能源的可行途径。燃煤是大气污染的主要污染源之一，通过粉煤成型技术可以大大地减少了对其环境的污染，达到国家的节能减排要求。3)成型炼焦是世界型煤技术的重要发展：它利用弱粘结煤炼焦，扩大了炼焦煤来源，提高了焦炉产量和焦炭产量，降低了成本，因此得到了各国的普遍研究和应用。其中以在传统焦炉中配入30%左右型煤炼焦技术，在世界各国已得到了广泛应用。

254号技术成果

成果名称：用于溢油回收的高效亲油疏水应急材料开发

项目编号：A-1-022242-0

技术领域：新型材料

成果详情：溢油事故一旦发生，不仅会造成严重的环境污染和经济损失，而且溢油的这种不良影响可能会持续数十年之久，因此，寻求一种高效的可持续发展的溢油处理材料受到了人们的广泛关注。本项目旨在开发具有高亲油疏水性的功能材料，其独特的亲油疏水性可以使其从油水混合物中选择性的快速吸收油品而不吸收水，通过简单的脱附便能回收油品，因此该种功能材料可以有效的应对溢油事故，有助于我国环境保护工作的顺利进行。

项目创新点：本项目通过开发一系列用于溢油控制回收的超疏水亲油功能材料，实现不同工况下，油水的高效分离。其创新点在于：（1）相对与传统的机械分离、燃烧等处理手段，疏水亲油材料能更快速有效的分离油水，可循环利用且无二次污染。（2）针对一些廉价的亲水材料进行疏水亲油改性，制备工艺简单，油水分离性能优良，为其大规模生产利用提供了可能。

市场及效益分析：溢油事故带来的危害是十分恶劣的，随着人们对环境保护意识的逐渐提高，对优良油水分离材料的需求持续增长，因此低成本高性能的油水分离材料的开发和生产可以有效的缓解这种需求。

255号技术成果

成果名称：车载吸附式天然气储存技术(ANG)开发

项目编号：A-7-022243-0

技术领域：节能环保

成果详情：传统高压储气的方式注定使CNG汽车缺乏竞争力，因为CNG需要200个以上的大气压，会带来一系列问题，比如多级压缩功耗很大、高压充装设备的投资很高、高压储气瓶本身重量较大(影响了汽车载荷及成本的增加)，同时高压储气带来的安全性问题也不容小视。最近发展起来的吸附式天然气储存技术(ANG)受到广泛关注，因为这种技术在低压(35个大气压，仅为CNG的1/6)下即可获得接近于高压下(200个大气压)CNG的存储能量密度，经济性好、使用方便、安全性高。合适的吸附剂是ANG技术的关键，也是国内外从事ANG技术开发的重点。本项目组多年从新型多孔吸附剂的研究，在金属-有机框架多孔材料方面的研究取得了系列成果，设计合成出多个具有良好甲烷吸附性能的多孔材料，其中在柔性多孔材料用于天然气存储的研究处于国内领先。

市场及效益分析：天然气的主要成分是甲烷，其储量非常巨大，甲烷具有很高的氢/碳比和很低的碳排放，并且燃烧后无粉尘生成，被认为是一种优质的清洁能源。甲烷等清洁能源的广泛使用能减少对化石燃料的依赖，有利于改善环境和缓解温室效应。按每公里里程来算，天然气动力车要比传统的汽油、柴油动力车和新能源车更加省钱，但CNG的一些弊端限制了天然气动力车的进一步推广。新发展起来的ANG存储技术被认为是一种非常有前途的存储技术，目前全世界对ANG技术的研究才刚刚开始，是一个新兴产业，未来有很大的发展空间。理论和实践工作表明，ANG技术是被广泛看好的一种技术，德国巴斯夫公司已经制造出用MOF存储甲烷的概念车。清洁能源汽车未来的增长空间非常巨大，其ANG存储技术所需的各种多孔材料也将同步增长，市场供应远未饱和，当前是产业介入的良好时机。

技术成熟度：该项技术成果目前处于实验室研究阶段。

合作条件：要求合作方具备工业生产的背景，以及规模化生产的组织经验。本项目拟提供多种多孔材料的制备技术，双方合作大规模工业生产，共同发展车载吸附式天然气储存技术。

您可以通过以下方式联系到我们

联系人：李老师

联系电话：0371-67579136

（联系时，请备注说明项目编号）