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包一翔:解决矿井水除氟难题是扎根心底的信念

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    发表于:2022-04-11  浏览量: 564  来源: 中国煤炭报 作者:张素斌
摘要:包一翔:解决矿井水除氟难题是扎根心底的信念

3月9日,包一翔入选中国科协第七届青年人才托举工程名单。这是国家能源集团职工首次入选青年人才托举工程名单。

2020年,包一翔从清华大学环境学院毕业,同年加入国家能源集团北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室(以下简称重点实验室),现主持1项国家自然科学基金青年科学基金项目、2项国家能源集团科技项目。

地下数百米深处,包一翔借助矿灯灯光,在巷道深处采集矿井水样品。穿梭于不同煤层和矿井的地下水库之间,已经成了他的工作常态。

“刚认识时,虽然给人感觉有点博士的书生气,但包一翔下井干活从不含糊。早饭后他连续下井5次,12个小时后才坐下来吃晚饭,不喊苦也不说累。良好的工作作风体现出这位煤炭新人的本色。”重点实验室神东基地的工程师李杰长期与包一翔搭档工作,如此评价他。

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包一翔在实验室开展矿井水中氟化物研究

读博期间,开展污染物控制研究

水中微量污染物去除是水资源保护与利用的重大挑战之一。氟代持久性有机污染物是全球性的污染问题,被称为“永久化学品”,其标准限值很低、健康风险高。2022年,我国正式将此类物质纳入饮用水水质标准中。

为破解这一难题,攻读博士期间,包一翔以《斯德哥尔摩公约》管控的氟代持久性有机污染物及我国重点应用领域的典型含氟替代品为研究对象,攻克了分子结构依赖的氟代持久性有机污染物的光化学氧化/还原降解特性和机理;建立了含氟替代品选择合理性的评价方法和原则;开发了氟代持久性有机污染物降解的高效技术;实现了多种工业废水中含氟代持久性有机污染物的高效降解去除。

相关人员评价,这些研究成果立足我国实际、结合世界需求,为破解水污染防治难题提供了解决方法,为我国履行《斯德哥尔摩公约》提供了决策支持。

2019年,在日本京都市举办的持久性有机污染物领域国际学术会议——二噁英年会上,包一翔作口头报告,并获得奥托·哈辛格学生奖(Otto Hutzinger Student Award),成为42年来首位在海外获得该奖的中国大陆学生。

“得奖之后,我既感到意外,又觉得志在必得。能从45个国家的参会者中脱颖而出,自己内心很激动,第一时间就把消息分享给了导师。”包一翔说。

此外,包一翔开展的水中持久性有机污染物控制研究工作,得到了国内外专家的高度认可,并被欧洲化学品管理局和荷兰环保局的官方报告大段引用。

从零开始,建立完整基础知识体系

“那时候我刚入职,就接到了应对西部矿区矿井水中氟化物超标这一紧迫任务,去污成本高、技术难度大。这意味着更大的责任与压力。我深知自己对煤炭环保领域完全陌生,想要解决除氟问题,需要从零开始。因此,一天在实验室工作14个小时以上几乎成了常态。”包一翔说。

为了真正做到“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”,实现技术经济效益和社会效益,包一翔开始大量查阅国内外文献资料。很长时间里,他要每天提早到单位,第一件事就是下载文献。“因为步入不熟悉的领域,看英文文献会遇到一定困难,我就努力学习术语、补齐短板,以便掌握前沿技术,建立完整的基础知识体系。”包一翔说。

积累的知识,要通过实践转化为生产力。由于没接触过煤矿,他坚信只有不断下井,才能让技术更可行。包一翔先后采集了多个典型煤矿的矿井水,尝试了多种处理方法,对样品进行分析。在坚实的科学证据基础上,包一翔找到了矿井水资源处理与世界前沿热点研究课题的契合点。通过不断努力,他成功申请到国家自然科学基金青年科学基金项目。

心怀感恩,继续为行业贡献力量

打好攻坚战,需要集体智慧。围绕煤矿地下水库原创技术,在重点实验室团队负责人、中国工程院院士顾大钊的带领下,包一翔和同事们主动加班加点,放弃节假日休息,并克服了新冠疫情带来的装置仪器采购、施工安全管控等困难。

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矿井水采样工作完成后,包一翔(右一)与煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室团队合影

他们按照科技部对重点实验室的验收考核要求,自主研制了煤炭开采地下水运移规律、坝体构筑、坝体结构优化和安全、矿井水净化4个大型试验平台,这在国内外均属首次。研发团队被评为国务院国资委首批科技创新研发团队和国家能源集团首批优秀科技创新团队。

同时,项目还将科研与生产紧密结合在一起。去年,重点实验室累计开展了8次面向现场工程技术难题的物理模拟试验,申请发明专利75项、发表SCI/EI论文12篇。

随着煤矿开采逐年加深,矿井水中的氟化物超标问题日渐凸显,成为矿井水高效保护与利用的重大挑战之一。对包一翔来说,解决矿井水除氟技术难题是扎根心底的信念。

围绕国家能源集团2030先导项目《神东矿区煤矿地下水库矿物协同除氟技术研究》,包一翔聚焦煤炭产区矿井水除氟和大宗煤基固废高效利用重大需求,经过一次次的探索与试验、一次次的失败,终于攻克了粉煤灰吸附除氟技术。

针对多地性质差异显著的粉煤灰,研究人员提出了特异性改性策略,可使神东煤炭集团布尔台煤矿、补连塔煤矿等矿井水中氟化物去除率达到80%以上。相较现有技术,粉煤灰吸附除氟技术成本降低了60%以上。

“结合煤矿地下水库粉煤灰协同除氟技术,项目不仅可以消纳大宗煤基固废,而且将进一步凸显煤矿地下水库在矿井水大规模低成本处理方面的优势,大幅度减少矿井水处理技术‘碳足迹’,经济效应和社会效应显著,可为矿区绿色可持续发展提供有力科技支撑。”团队负责人顾大钊院士说。

包一翔始终认为自己很幸运。在科技部和国家能源集团共同支持下,他们建立了国家重点实验室这一高端研发平台。作为顾大钊院士带领的研究团队成员,他心怀感恩。

“在一次次的科研攻关中,我经历过很多困难,也承受过很多失败,大部分时间里没有收获,更没有成就感,只有挫败感,甚至是自我怀疑。但是,当付出了足够的时间和努力后,我们能够解决眼前的技术难题,为国家发展贡献自己的力量,便自然成了扎根心底的信念。”包一翔说。