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环境评价与分析研究团队
团队主要研究方向:中国科学院大连化学物理研究所环境评价与分析研究组(103组)是一个集基础研究、仪器研发及对...
团队信息
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课题组名称:环境评价与分析研究团队
课题组网址:http://www.anacen.dicp.ac.cn/
负责人:陈吉平
工作单位:中国科学院大连化学物理研究所
学科领域:环境分析化学
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课题组院地合作联络人员
姓 名:邹黎黎
办公电话:0411-84379562
手 机:
E-mail:Zll8229@dicp.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:陈维东
办公电话:0411-84379752
手 机:
E-mail:wdchen@dicp.ac.cn
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团队介绍
团队主要研究方向:中国科学院大连化学物理研究所环境评价与分析研究组(103组)是一个集基础研究、仪器研发及对外服务于一体的综合科研平台,研究组主要从事复杂样品中环境污染物的分离分析及环境迁移转化,以及环境污染物毒性效应评价的研究。主要研究方向包括:
1.复杂样品中污染物的分离分析及环境迁移转化
2.环境污染物毒性效应评价
3.仪器设备研发
4.生物传感器技术
可转移转化的科技成果:
下列优控污染物监测关键设备与质控产品可进行成果转移转化
(一)便携式烟道气采样仪:自主设计制造的采样仪,集成EPA23、EN1948等半挥发性有机污染物采样的技术要求,开发分体式、体积小、精密度与集成度高的便携式仪器。
(二)焚烧烟气中二恶英类自动连续采样仪:设计了结合调频控制和针型阀控制相结合的双模式调速等速采样技术,保证了较宽流量范围的等速采样。开发了采样系统自洁技术,解决了系统残留问题。发展了移动式采样技术,解决了样品代表性差的问题和系统残留问题。拥有自主知识产权,可服务于二恶英减排控制与管理。
(三)贻贝中有机氯农药和多氯联苯国家一级标准物质GBW10069:研制了满足36种持久性有机污染物(POPs)监测的国家一级标准物质,定值目标物多,不确定度小(
典型转移转化项目案例
1. 优控污染物采样关键技术和设备
设计研发了更准确的双模式互校的采样流速跟踪技术,优化了样品传输和捕集结构,减少了系统的死体积和交叉污染,改善了重复性;利用关键技术研制了烟道气二恶英等动力采样仪和大气二恶英采样仪等设备,研发了人机界面友好、操作简易中文版仪器操作软件系统,弥补了国内空白。
研制出一种具有自主知识产权、符合国内外标准的优控污染物烟气采样仪。采用模块化设计使捕集系统能够适应不同采样标准的要求,采用孔板流量计提高烟道气采样仪的计量精度,使用无电刷电机满足采样动力要求、提高仪器使用寿命。采样仪内置了烟气成分分析,可以自动采集烟道气O2、CO、H2O等参数,并将其应用于烟道气采样过程中平均分子量的折算,保证了等动力采样的准确性,同时减少了现场采样所携带设备的数量。烟道气等速采样仪的采样流量范围10~45 L/min,流量分辨率0.1 L/min,流量准确度±2.5%。该指标与意大利TECORA公司的等速采样仪性能指标持平,处国际领先水平。
优控污染物大气采样器在TSP采样仪的基础上增加气溶胶捕集功能,减小TSP捕集部分的体积,增加仪器的气密性和稳定性;设计模块化的部件结构,提高仪器的可操作性和可维护性;设计数据管理和计量系统,采用软件管理的模式。该仪器采用高精度微压差传感器和流量传感器,计量准确可靠,符合USEPA TO-9(颗粒物/气体)的方法要求;电子流量控制,自动测量并记录流速、采样量、大气温度和压力、滤膜压降;工作温度范围-10~+ 40°C。优控污染物大气采样器最大空载流速可达1200 l/min、真空度达到20KPa,该设备较意大利TECORA 和美国Thermo的大气采样最大流速提高1倍。
烟道气等动力采样仪和优控污染物大气采样仪相关技术相关技术已转让给了青岛崂山电子仪器总厂有限公司进行产业化,产品分别命名为WJ-80污染源有机物采样器(图1)和KC-301型二恶英大气采样器(图2)。该产品外观与性能指标如下图。
图1.WJ-80污染源有机物采样器
图2. KC-301型二恶英大气采样器
2. 优控污染物监测关键方法与质控产品
建立40多种持久性有机污染物(POPs)同步进行前处理和检测的同位素稀释质谱定量新方法,解决了浓度范围跨越四个数量级的不同目标物同时高通量准确定值的技术难题;研制了满足36种有机氯农药和多氯联苯等POPs监测的国家一级标准物质,填补国内空白。
标准物质是定量分析的物质基础,在量值溯源中具有不可替代的作用,同时其生产又具有较高的技术难度和门槛,尤其是用于痕量分析的环境标准物质(质控产品)研制技术难度最大。国外标准物质价格畸高(NIST的售价五千到2万),研制一批履行斯德哥尔摩公约开展持久性有机污染物(POPs)监测急需的环境中POPs监测质控产品,已成为我国环境保护的迫切需求。
针对多氯联苯、有机氯农药等监测的质控要求,建立了40多种持久性有机污染物(POPs)同位素稀释质谱定量新方法,解决了复杂样品高通量痕量分析难以准确定量的难题,研制了底栖动物的环境标准物质,即贻贝中有机氯农药和多氯联苯国家一级标准物质(GBW10069)。国家一级标准物质具有唯一性、溯源性等特点,国内仅有一种,代表了该领域国家的最高水平。该标准物质采用的定值测量方法是目前世界上最权威、最准确的同位素稀释高分辨质谱联用法。该标准物质还具有定值目标物种类多(36种)、浓度跨度大、不确定度较小(约10%)等特点,成果达到国际领先水平。GBW10069被用于环境监测、食品安全等领域污染物分析方法的建立、可靠性评价、测量质量控制、给材料赋值等。图3.为在售标准物质GBW10069实物图。
图3. 贻贝中有机氯农药和多氯联苯国家一级标准物质(GBW10069)
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污水处理工程团队
团队主要研究方向:主要从事工业催化和废水治理技术的开发和研究工作。工业废水处理新方法、新工艺研究主要包括湿式催化氧化技...
团队信息
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课题组名称:污水处理工程团队
课题组网址:http://www.water.dicp.ac.cn/
负责人:孙承林
工作单位:大连化学物理研究所
学科领域:环保减排
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课题组院地合作联络人员
姓 名:杨 旭
办公电话:0411-84379326
手 机:
E-mail:yangxu@dicp.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:张 晨
办公电话:0411-84379769
手 机:
E-mail:chenzhang@dicp.ac.cn
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团队介绍
团队主要研究方向:主要从事工业催化和废水治理技术的开发和研究工作。工业废水处理新方法、新工艺研究主要包括湿式催化氧化技术(CWAO)、电多相催化氧化技术、光催化氧化技术、生物氧化技术以及改性淀粉絮凝剂制备等。
典型转移转化项目案例
1.催化湿式氧化处理高浓度难降解有机工业废水
催化湿式氧化(Catalytic Wet Air Oxidation,简称CWAO)法是在湿式氧化(简称WAO)法基础上于上世纪八十年代中期发展起来的一种治理高浓度有机废水的先进环保技术。是在一定的温度(200-280 °C)、压力(4-7 MPa)和催化剂的作用下,经空气氧化,使污水中的有机物及氨分别氧化分解成二氧化碳、水及氮气等无害物质,达到净化的目的。CWAO适用于治理焦化、染料、农药、印染、石化、皮革等工业中含高化学需氧量(CODCr)或含生化法不能降解的化合物(如氨氮、多环芳烃、致癌物质BAP等)的各种工业有机废水,具有净化效率高、流程简单、占地面积小等特点,具有广泛的工业应用前景。
获奖证书 车载化中试装置 CWAO处理高浓度有机废水工业化装置
大连化物所在上世纪八十年代末即开展CWAO处理高浓度有机废水技术的研究,2007年7月和2013年1月,由大连化物所提供催化剂和工艺技术建成的CWAO处理高浓度难降解有机工业废水装置先后在深圳市危险废物处理站有限公司 (处理规模:0.8万吨/年) 和万华化学集团股份有限公司(处理规模:1.6万吨/年)开车成功。万华化学集团股份有限公司CWAO装置已连续稳定运行两年多,针对万华化学多种高浓度难降解有机废水CODCr去除率均达90%以上。2015年5月,天津北方食品有限公司CWAO装置(处理规模:3万吨/年)的成功运行是继深圳市危险废物处理站有限公司和万华化学集团股份有限公司CWAO处理高浓度难降解有机工业废水装置取得的又一重大突破。
2009年2月,“处理高浓度有机废水湿式催化氧化技术”被中国环境保护产业协会确认为2009年国家重点环境保护实用技术。
2.油田含油污水处理与回用
随着三采规模的扩大,及各种强化增产措施和化学驱油剂的应用,给采出液含油污水的处理带来了越来越多的困难。污水配制聚合物注入是一条解决此问题的一种有效途径,可以节能降耗,节约用水,防治污染,改善水驱程度,进一步提高地下剩余油的采收率。该项目中试试验于2003年5月在完成,2004年日处理量1000吨的污水回用处理装置在大港油田现场投入使用后,经验收达到回注标准,处理每吨污水费用仅1.08元,与清水配注聚合物相比每吨水节省费用7.5元。2007年12月,日处理量5000吨的污水回用处理装置,在大港油田现场投入使用。
辽河油田超稠油废水处理:该项目日处理废水2500吨,经过处理后的水质达到国家二级排放标准,其中含油量
已成功承担七项含油污水处理工程。
注聚污水回用处理装置 稠油废水处理工业化装置
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快速分析与检测团队
快速分离与检测创新团队面向国家安全、生态环境和生命健康对分析科学的迫切需求,发展用于现场快速分离、检测的高端过程分析仪...
团队信息
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课题组名称:快速分离与检测创新团队
课题组网址:http://rsd.dicp.ac.cn/
负责人:李海洋
工作单位:大连化学物理研究所
学科领域:仪器分析
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课题组院地合作联络人员
姓 名:侯可勇
办公电话:0411-84379510
手 机:
E-mail:houky@dicp.ac.cn
科技处院地合作联络人员
姓 名:刘丹竹
办公电话:0411-84379178
手 机:
E-mail:liudz@dicp.ac.cn
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团队介绍
快速分离与检测创新团队面向国家安全、生态环境和生命健康对分析科学的迫切需求,发展用于现场快速分离、检测的高端过程分析仪器和在线监测技术。在国家安全快速检测方面研制了非放射性的离子迁移谱用于爆炸物和毒品分析;实现了暴恐中经常使用的黑火药、无机炸药以及TATP的快速检测;将非放射性迁移谱实现了产业化,年销售达到500台次,性能优于国外产品,完全实现了进口产品的替代。针对环境污染物在线检测的需求,发展了便携式的在线飞行时间质谱,该便携式质谱将真空紫外灯软电离源与膜进样快速样品富集技术结合,仪器已用于大气、水中VOCs以及催化反应产物现场、实时分析。在医疗健康领域,发展手术中丙泊酚麻醉剂的呼吸气中含量实时检测技术,根据病人个体差异,实现术中病人精确麻醉。
团队主要研究方向:(1)在线分析离子迁移谱技术研究;(2)在线分析微型化质谱研制;(3)离子迁移谱-质谱连用技术;(4)高分辨飞行时间质谱研制;(5)仪器在线监测应用研究(环境、安全、医疗以及工业在线领域)
典型转移转化项目案例
1.环境有机污染物在线检测质谱
垃圾焚烧过程产生的二噁英等有机污染物对环境污染极其严重。对焚烧过程中二噁英前驱物多环芳烃类物质以及挥发性有机物(VOCs)的实时监测,有助于研究二噁英的形成机理和二噁英的产生及其其对环境的影响过程。
课题组研制的用于垃圾焚烧过程二噁英前驱物实时监测的在线质谱仪如图1(专利号:200610011793.2,200810013526.8,200810013525.3)。仪器采用VUV光软电离源,谱图简单,定量准确;飞行时间质谱仪作为质量分析器,有微秒级的快速响应速度,一次扫描即可得到全谱,特别适用于环境样品的实时、在线分析。
该在线质谱仪分辨率达到3000,质量数范围1-500,对垃圾焚烧烟气中的萘、芴、联苯、三氯苯、三氯酚、菲、芘等样品以及美国环保局EPA标准的TO-14和TO-15/17标准气均可以实现高灵敏检测。该在线质谱仪从样品富集、解析以及样品质谱分析、数据报告等步骤均已实现全检测过程自动化运行,仪器放置于监测地点后可以通过无线网络进行仪器运行情况监控,数据可以无线传输到终端监控台。
该仪器已经成功示范运行于北京某垃圾焚烧厂三个月,实现了氯苯、氯酚、多环芳烃等二噁英前生体的监测如图1,24 min分析时间对典型氯苯、氯酚的检测灵敏度可以达到10 ppt。
图1 环境有机污染物在线检测质谱以及典型的二噁英焚烧烟气中的质谱图
2.全封闭组合电器中六氟化硫绝缘气体电气故障在线诊断仪
六氟化硫电流互感器和组合电器(GIS)安全运行对整个电力系统的稳定至关重要。六氟化硫GIS的电气故障特征是在绝缘完全击穿或闪络前产生局部放电,放电故障与SF6气体分解物的种类和含量息息相关。本课题组研制了基于便携式飞行时间质谱技术的SF6分解物在线分析仪,通过对GIS中SF6气体典型分解物的现场在线检测,快速诊断SF6电气设备内部存在的故障情况,实现无需设备停电、及时跟踪设备内部故障发展状况。
SF6由于放电产生的分解物浓度较低,而且由于SF6自身的灭弧效应对于电子具有淬灭效应,因此在SF6本底下放电分解产物的检出灵敏度大大下降,本仪器使用冷电子电离源,利用射频场加速电子,通过磁场调制电子路径提高SF6本底下痕量分解产物的灵敏度。研制的在线质谱尺寸40×35×30 cm,重量:30 kg,分辨率优于1000。样品分析时间30 s,对SOF2和SO2等典型的故障分解物检测灵敏度达到1 μL/L,仪器检测指标优于IEC60480对气体分解产物的总量(
图2 全封闭组合电器电气故障在线诊断仪以及SF6放电产物在线检测谱图
3.离子迁移谱技术
离子迁移谱技术主要是通过气态离子的迁移率来表征各种不同的化学物质,以实现对各种物质分离检测的目的。因此,离子迁移谱在出现的初期还被称气相电泳和等离子体色谱。该技术特别适合于一些挥发性有机物的痕量探测,如化学战剂、毒品、爆炸物和大气污染物等。现在,该技术已经广泛应用于公安侦察、公共场所(如机场、火车站、海关)安检、反恐、缉毒、国防、环境检测、工业生产中有害气体监测等。
本课题拥有涵盖各个学科优势的研发团队,通过多年的实验研究,我们开发了多种样品电离技术和进样方式,研制出了具有自主知识产权的离子迁移管、离子门、微电流放大器、数据采集系统、自动控制系统以及分析软件。目前该产品系列已经投入到地铁、机场、公安、法院等场所的安检。
图3 台式、便携式炸探仪器及在现场的应用实例
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