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[新华日报]孙林兵:开辟化工分离新通路

“这项研究成果是什么时候走出实验室,迈向市场的?”面对记者的提问,南京工业大学化工学院副院长、材料化学工程国家重点实验室孙林兵教授似乎有点“厘不清”,因为,更确切地说,他所从事的科研工作都是与产业实践密切互动、紧密相连,甚至同步展开的。从实践中来,到实践中去,10多年来,孙林兵教授始终瞄准产业化实践的重大需求,面向吸附法分离乙烯/乙烷的技术瓶颈开展研究,解决了一价铜基吸附剂制备能耗高和稳定性低等难题,开辟了一条化工分离的新通路。

乙烯是重要的化工原料,一个国家乙烯的产量标志着其基础有机化工的水平,然而,乙烯与乙烷同时存在于裂解气中,碳数相同的烯烃/烷烃分离具有挑战性。一价铜基吸附剂在烯烃/烷烃分离中性能出色,能够选择性吸附烯烃而不吸附烷烃,且价格便宜,成为工业化应用的首选。“但其制备能耗高、易被氧化,实际应用受到很大的限制。”在长期从事吸附分离研究的实践中,这些问题一直困扰着孙林兵,他渐渐瞄准吸附分离的共性关键科学问题,即活性位价态的转变机制,“心头病”也逐渐有了特效药。

面对如何低成本从二价铜中还原一价铜的难题,孙林兵打破高温自还原的传统思路,提出了蒸汽诱导还原策略,在体系中引入还原能力适中的有机小分子与二价铜反应,大幅度降低还原过程的活化能。“采用蒸汽诱导还原策略,仅需要在140摄氏度还原4小时,即可实现100%的一价铜收率,而传统的高温自还原法需要在700摄氏度处理12小时,且一价铜的收率仅为60%。”不仅如此,孙林兵还有双“火眼金睛”,发现了一价铜基只有在氧气和水同时存在的条件下才能发生氧化反应的“秘密”,独辟蹊径,通过调控一价铜吸附剂的微环境,将吸附剂的表面性质从亲水调变为超疏水,实现了一价铜基吸附剂的稳定。“相当于给一价铜基穿上了一层‘防水衣’。”孙林兵形象地解释道,“普通吸附剂仅在2周内就丧失了吸硫分离性能,但加了‘防水衣’的一价铜基吸附剂在空气中能稳定存储6个月。”

“脚力更是生产力。”2008年来到南京工业大学吸附分离技术研究所后,孙林兵和团队一直延续着研究所的传统,在工业化实践中发现问题并寻找解决问题的办法。如今,新型一价铜基吸附剂也已成功应用于中国石化燕山石化公司,运行过程中工艺参数稳定,对于排放气中不同浓度的乙烯几乎可以实现完全回收,不仅产生经济效益,同时还避免了原生产工艺中进行燃烧形成二氧化碳,具有减排效果,产生了社会效益。

孙林兵说:“瞄准国家重大需求,在工业生产中发现技术瓶颈,剖析其背后的共性关键科学问题,提出解决思路,更容易取得创新性发现和突破性进展。” 而对孙林兵本人而言,“走”出来的科研中,还深埋着一份家国情怀,这也一直成为推动他不断前行的重要动力,“目前,仍有一些卡脖子问题依然掣肘我国科技国际竞争力的提升,科研人员的视界要广,才能开阔思维,科研人员的情怀要深,才能有持续不断的原动力。”

“我当初来到南京工业大学的时候,就是被学校这种‘面向国家重大需求、瞄准科学研究前沿’的特色所吸引。”近年来,孙林兵在国家优秀青年科学基金、江苏省杰出青年基金和霍英东教育基金等项目研究中一直秉承这一科研理念,并教育引导着自己的研究生,他所带学生中共有3人获得江苏省优秀博士(或硕士)学位论文,10多人获得国家奖学金。

以身作则,他书写了坚守与继承的故事,先后入选江苏省“六大人才高峰”高层次人才、江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科学技术带头人和江苏省高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师等人才计划。

本报记者 王梦然 本报通讯员 朱 琳

2020年10月21日《新华日报》第13版:http://xh.xhby.net/pc/layout/202010/21/node_13.html

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