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[新華日報]孫林兵:開辟化工分離新通路
“這項研究成果是什么時候走出實驗室,邁向市場的?”面對記者的提問,南京工業大學化工學院副院長、材料化學工程國家重點實驗室孫林兵教授似乎有點“厘不清”,因為,更確切地說,他所從事的科研工作都是與產業實踐密切互動、緊密相連,甚至同步展開的。從實踐中來,到實踐中去,10多年來,孫林兵教授始終瞄準產業化實踐的重大需求,面向吸附法分離乙烯/乙烷的技術瓶頸開展研究,解決了一價銅基吸附劑制備能耗高和穩定性低等難題,開辟了一條化工分離的新通路。
乙烯是重要的化工原料,一個國家乙烯的產量標志著其基礎有機化工的水平,然而,乙烯與乙烷同時存在于裂解氣中,碳數相同的烯烴/烷烴分離具有挑戰性。一價銅基吸附劑在烯烴/烷烴分離中性能出色,能夠選擇性吸附烯烴而不吸附烷烴,且價格便宜,成為工業化應用的首選。“但其制備能耗高、易被氧化,實際應用受到很大的限制。”在長期從事吸附分離研究的實踐中,這些問題一直困擾著孫林兵,他漸漸瞄準吸附分離的共性關鍵科學問題,即活性位價態的轉變機制,“心頭病”也逐漸有了特效藥。
面對如何低成本從二價銅中還原一價銅的難題,孫林兵打破高溫自還原的傳統思路,提出了蒸汽誘導還原策略,在體系中引入還原能力適中的有機小分子與二價銅反應,大幅度降低還原過程的活化能。“采用蒸汽誘導還原策略,僅需要在140攝氏度還原4小時,即可實現100%的一價銅收率,而傳統的高溫自還原法需要在700攝氏度處理12小時,且一價銅的收率僅為60%。”不僅如此,孫林兵還有雙“火眼金睛”,發現了一價銅基只有在氧氣和水同時存在的條件下才能發生氧化反應的“秘密”,獨辟蹊徑,通過調控一價銅吸附劑的微環境,將吸附劑的表面性質從親水調變為超疏水,實現了一價銅基吸附劑的穩定。“相當于給一價銅基穿上了一層‘防水衣’。”孫林兵形象地解釋道,“普通吸附劑僅在2周內就喪失了吸硫分離性能,但加了‘防水衣’的一價銅基吸附劑在空氣中能穩定存儲6個月。”
“腳力更是生產力。”2008年來到南京工業大學吸附分離技術研究所后,孫林兵和團隊一直延續著研究所的傳統,在工業化實踐中發現問題并尋找解決問題的辦法。如今,新型一價銅基吸附劑也已成功應用于中國石化燕山石化公司,運行過程中工藝參數穩定,對于排放氣中不同濃度的乙烯幾乎可以實現完全回收,不僅產生經濟效益,同時還避免了原生產工藝中進行燃燒形成二氧化碳,具有減排效果,產生了社會效益。
孫林兵說:“瞄準國家重大需求,在工業生產中發現技術瓶頸,剖析其背后的共性關鍵科學問題,提出解決思路,更容易取得創新性發現和突破性進展。” 而對孫林兵本人而言,“走”出來的科研中,還深埋著一份家國情懷,這也一直成為推動他不斷前行的重要動力,“目前,仍有一些卡脖子問題依然掣肘我國科技國際競爭力的提升,科研人員的視界要廣,才能開闊思維,科研人員的情懷要深,才能有持續不斷的原動力。”
“我當初來到南京工業大學的時候,就是被學校這種‘面向國家重大需求、瞄準科學研究前沿’的特色所吸引。”近年來,孫林兵在國家優秀青年科學基金、江蘇省杰出青年基金和霍英東教育基金等項目研究中一直秉承這一科研理念,并教育引導著自己的研究生,他所帶學生中共有3人獲得江蘇省優秀博士(或碩士)學位論文,10多人獲得國家獎學金。
以身作則,他書寫了堅守與繼承的故事,先后入選江蘇省“六大人才高峰”高層次人才、江蘇省“333高層次人才培養工程”中青年科學技術帶頭人和江蘇省高校“青藍工程”優秀青年骨干教師等人才計劃。
本報記者 王夢然 本報通訊員 朱 琳
2020年10月21日《新華日報》第13版:http://xh.xhby.net/pc/layout/202010/21/node_13.html