潜心资源循环利用 助力生态文明建设——记昆明理工大学环境科学与工程学院瞿广飞教授

随着经济社会的持续发展和居民生活水平的提升，城市生活垃圾、工业固体废物以及危险废物的产出量也在以惊人的速度增长，我国的固体废物处理处置压力也日益增加，由此而产生的环境污染问题已严重影响到我国生态环境的安全，也引起了科研工作者的广泛关注。近些年来，再生资源回收以物资不断循环利用的经济发展模式，正在成为全球潮流，资源循环利用不仅是消纳固体废物的有效途径，还能缓解资源、能源和环境的压力，增加国民经济收入，创造就业机会，因此深受大多数国家的高度重视。

作为我国“废物资源化与综合利用”国家级教学团队核心成员，昆明理工大学环境科学与工程学院的瞿广飞教授，多年来一直致力于废物的经济高效资源化循环利用技术开发，取得了一系列创新突破。发现了外加电磁场对生物发酵的强化效应、电磁强化降解效应以及电化学协同液相催化效应，自主研发了电滤膜、电滤布、电滤床等电滤系列材料和技术。同时，他一直倡导科研教学相长，把研究的新成果融入企业应用、人才培养全过程，在资源再生循环利用领域取得了新材料、新技术及新设备的产业化，产生巨大的经济效益和社会效益，为废物资源化循环利用事业的发展做出了重大的贡献。

科研突破 深耕资源再生循环利用领域

长期以来制约环境保护事业发展的瓶颈问题是缺乏既能保护生态环境又能产生经济效益的再生资源与循环利用技术，而实现清洁再生循环的关键共性技术是突破污染物高效分离与迁移转化精准调控的技术。长期以来，瞿广飞带领团队围绕资源再生与循环利用，基于多年的研究与创新，以有所发现、有所发明、有所创造、有所应用的“四有”科研理念为导向，主要开展了“资源回收环境功能材料及其应用体系构建”“有机废物分类收集处理及分质利用理论与技术”和“资源循环过程的外场强化精准调控”三个方面的研究，形成了以“分”“转”“合”为特征架构的循环利用核心技术体系，不断完善丰富着再生资源与循环利用核心技术与理论，逐步搭建起废物的经济高效资源化循环利用生态链接技术体系。

同时，瞿广飞不断提高完善自己工作科研水平，主持国家重点研发计划课题、国家科技重大专项子课题、国家自然科学基金以及地方政府科技咨询项目等 40 余项。在国内外公开发表学术论文158篇，其中 SCI／EI 收录论文120篇次；申请专利 310 项，其中，授权（有效）国内发明专利 197项，授权国际专利6项，8 项发明专利以实施许可的形式转让；编制农业农村部行业标准 1 项，编制云南省地方标准 4 项，编制团体标准 1 项，参与编制企业标准 39 项；获中国环境科学学会、中国发明协会、中国有色金属工业协会授予的省部级科技二等奖 各1 项，获环境技术进步奖二等奖1项，获云南省科技进步一等奖 1 项。

随着我国经济的快速发展，资源、能源、环境等约束日益趋紧，这对环境治理工艺技术提出了更高要求。资源再生与循环利用过程中，最关键的是能实现多介质中污染物的高效分离和污染物转化过程的定向精准调控，分离效果则依赖于环境功能材料的性能。瞿广飞课题组紧紧围绕污染控制与资源回收的重大需求，以提高领域内功能材料的自主创新能力为核心，通过产学研用相结合，大力推进科技含量高、市场前景广、带动作用强的污染控制与资源回收功能新材料研究。为了实现多介质中污染物的高效分离和污染物转化过程的定向精准调控，团队开发了环境功能离子液体、耐酸滤膜、液相催化剂、选择性吸附阴阳离子nanomotor等系列环境功能材料。研究合成了4种疏水性离子液体，构建的离子液／水双液相催化氧化体系，强化了磷化氢、氰化氢、一氧化氮等气态污染物脱除；系统研究了离子液体对气态污染物的选择性吸收作用，掌握了其温变调控释放行为，该成果也被应用于特种气体污染物的分离富集回收；发现了离子液体对木质纤维素裂解的催化作用和定向调控作用，大幅降低纤维素的裂解温度至140℃，通过调控得到高附加值的裂解产物，同时构建了纤维素液相催化裂解产物演化模型，使得木质纤维素液相催化裂解过程由黑箱过程变为灰箱过程。通过耐酸膜材料的研发，实现了废酸的同步纯化和浓缩，可一步回收到60 wt．％以上的高附加值硫酸产品，具有较大的应用潜力。他们还针对黄磷尾气中CO 资源化过程中磷化氢、硫化氢、氰化氢等污染物的高效控制，开展了多种液相催化体系的研究，为尾气高效净化及煤气替代技术实施提供了有力支撑，为催化氧化净化活性组分的选择提供依据。相关研究成果在《CEJ》、《CP》等高水平期刊上公开发表，获授权发明专利 12 项，2019 年获云南省科技进步一等奖（排名 2）。

近年来随着流域经济快速发展，有机废物的无序排放已成为高原湖泊流域富营养化的一个最重要原因。基于国家“十一五”“十二五”水体污染控制与治理科技重大专项中的两个子课题，瞿广飞带领团队针对农业与农村固体废物无序堆置对洱海流域造成的面源污染，形成了有机废物分类收集处理利用理论与成套技术。相关成果在《BT》、《RE》等期刊上发表。并在此基础上研发了生态圈舍构建、养殖废物集中式收集站构建、快速生物干燥堆肥化、基质化利用、多级返料发酵、电磁强化发酵等多项技术；开发了有机固体废物造粒后堆肥化生产粒状有机肥和有机固体废物真空生物干燥车两套设备；获得授权发明专利11 项（一种养殖废物快速干燥堆肥化的方法等），其中1 项“以厌氧发酵残余物制备复合保肥营养土的方法”以独占许可的方式转让给有机肥企业实施；同时协助企业制定了39 项企业标准，该系列研究成果成功推动建成了12 座粪便收集站、3 座有机肥厂，年收集有机废物超过17 万吨；帮助企业研发了4 种发酵产品、2 种基质、33 种有机肥，有机肥销售超过3 万吨／年；依托该研究成果制定了行业标准《密集养殖区畜禽粪便收集站建设技术规范》1 项，云南省地方标准《农业农村固体废物分类收集处理技术规范》《畜禽粪便好氧堆肥化操作规程》2 项，获2022年科学技术进步奖二等奖1项。推动废物循环利用工程稳定运营，有力支撑了顺丰公司新三板上市，为洱海富营养化污染控制作出了积极贡献，为西部欠发达的高原湖泊流域农业与农村有机废物资源化循环利用提供了可推广、可复制且行之有效的运营模式和核心技术支持。

在“资源循环过程的外场强化精准调控方面的研究中”，瞿广飞课题组基于国家自然科学基金“木质纤维素液相低温催化裂解产物演化及定向调控机制”、任南琪院士工作站等国家和省部级项目的成果，开展了外电场、磁场及超声场对资源循环过程的污染控制研究，发现了电、磁与超声场之间的协同作用以及电、磁与超声场对裂解、吸收和氧化还原过程的强化效应，显著提升了生物质裂解、高浓度有机废水降解、工业废气吸收和净化等污染物去除效果，相关研究成果已在《JES》、《CEJ》等SCI 收录期刊上公开发表。同时，他们基于该系列研究结果研发了流体中颗粒物的电磁协同分离技术、高浓度有机废水的电磁强化净化技术、电化学协同液相催化氧化技术，以及生物质利用过程电磁定向调控技术，取得授权发明专利22 项（一种电磁协同电滤除尘的方法及装置、一种纳米磁流体及其净化污染物的应用、一种净化煤气中的粉尘和HCN 的方法等，其中“一种电渗析净化氰化氢工业废气的方法和装置”以独占许可的方式转让于世界上重要的氰化物生产企业——安庆新曙光精细化工有限公司实施；其中“一种高浓度自由基电极的制备方法和应用”、“一种畜禽粪便除臭剂”、“一种净化煤气中粉尘和 HCN的方法”、“一种电化学强化液相催化低温裂解生物质的方法及装置”、“一种电化学氧化装置”和“亚临界或超临界水电化学强化液相催化生物质裂解的方法”以技术入股的方式作价1020万元转让予坤育环境发展（云南）有限公司。

下一步，瞿广飞将继续依托“固体废弃物资源化国家工程研究中心”“冶金及化工行业废气资源化国家地方联合工程研究中心”及“环境工程国家实验教学示范中心”，坚持把工作做在大地上、做在工厂里、做在生态文化塑造及传承实践中的价值导向，坚持原创性、颠覆性、支撑性技术开发，做到有所发现、有所发明、有所创造和有所应用，积极推动产学研管用协同发展。将针对资源分类分级处理与高效循环利用生态链接技术体系、有害组分的过程控制与精准调控高效分离技术、资源循环利用集群交互创新平台开发建设等重点领域开展深度研究。

任重道远 攻坚克难致力发展循环经济

21 世纪以来，人类对自然资源的需求快速增长，原生资源逐渐匮乏和再生资源利用不足的问题同时显现。当前，我国经济进入新常态，资源利用、废物循环利用效能的提升已成为高质量发展的必然选择。2016 年 8 月，习近平总书记考察青海时指出，“循环利用是转变经济发展模式的要求，全国都应该走这样的路”“发展循环经济是提高资源利用效率的必由之路”，并强调“突出抓好科技进步与创新，切实解决循环经济发展的技术难题”。

近年来，国内外围绕能源节约和替代技术、能量梯级利用技术、废物综合利用技术、循环经济发展中延长产业链和相关产业链接技术、“零排放”技术、有毒有害原材料替代技术等开展了大量研究和实践，取得了阶段性成果，但实现清洁再生循环的关键共性技术缺失的问题依然未能有效解决。国内再生资源与循环利用技术的缺乏以及技术经济适用性不足等问题依然突出，导致大量资源性废弃物未能得到有效利用。因此，为真正实现资源循环利用，亟需在污染物高效分离与迁移转化精准调控领域突破技术瓶颈，形成技术优势，有效破解资源危机。

瞿广飞将在“分”“转”“合”为特征架构的废物循环利用核心技术体系下，进一步针对污染物高效分离与迁移转化精准调控的技术开展研究，不断开发原创性、颠覆性、支撑性的技术，推动我国环境保护事业发展。拟重点开展以下系列研究：

1）有害组分迁移转化过程精准控制与高效分离关键技术研究。针对重金属、有机物、有毒气体等污染物的迁移扩散及其介质中有价组分的分离富集，研发具有快速有效富集和截留典型高毒污染物功能的环境功能性材料；研究制备特种离子交换膜、柔性膜、自洁净陶瓷膜等特种膜材料；设计合成可作为有价组份选择分离萃取剂、低温催化转化催化剂、高效热传导热媒的多功能新型疏水性离子液体。同时探明污染物迁移转化对电场、磁场、超声场等多物理场的响应规律和机理，形成有害组分过程控制与精准高效分离调控机制。

2）废物耦合废能分类分级处理与高效循环利用生态链接技术体系研究。针对废物及废能循环利用过程中所遗留的二次生态环境污染问题，基于农业废弃物、重金属尾矿砂、废石膏等资源化循环利用关键技术的研发，掌握废物及废能循环再利用过程中伴生组分代谢及迁移转化规律，形成有价组分分级提取、有害杂质定向溶解及结晶调控、伴生组分跨介质、跨行业清洁高值化利用生态链接技术体系。

3）资源循环利用集群交互创新平台开发建设。基于微型传感器及环境在线检测系统的开发，构建集污染源、技术开发、环保工程和环境管理于一体的四方信息交互系统，梳理和规范处理技术核心知识库，整合污染源状态数据与专家分析诊断技术建议，提供可靠的处理技术评判标准，构建数据精准、专业系统的大数据信息交互系统平台。深入开发“教学－科研－应用－传承”为一体的多学科、多领域交叉融合研究模式，构架“高校－技术－企业”的多位共生发展格局，推动建立健全市场导向、人才培养、成果转化、创新服务等机制。

瞿广飞和团队开展的系列项目（课题）实施后，结合产学研合作，通过工程示范项目的示范效应，预期多项核心关键技术可获得大范围推广应用，将在再生资源与循环利用、推动行业进步、培养高端人才等方面实现重大突破，取得显著的经济、社会效益。项目将形成多项授权发明专利、授权软件著作权登记为核心的自主知识产权，并牵头或为主参与组织并起草一系列国家和行业标准，促进行业整体装备水平的提高，推动行业技术水平的发展；项目在实施过程中将培养一批具有丰富经验的高水平研究人员和工程技术人员，对提升我国相关领域科技创新能力、发展战略性新兴产业和促进社会进步等方面具有重要意义。

肩挑重担 倡导创新教育为国培养人才

科研创新是科学家终生的事业，教书育人是教师的终生事业，瞿广飞既是一名科研人员，也是一名传业授道解惑的教育工作者，他拥护中国共产党领导，始终以一名共产党员的标准规范自己的言行，以身作则。在教育教学中确实落实“以学生为中心”的教学改革理念，提出并推动实施了本科生导师制、“正能量本科生导师之星” 评选等教改措施。瞿广飞作为“废物资源化与综合利用”国家教学团队核心成员，主讲的《固体废物处理与处置》先后评为国家精品课程，荣获2018年度昆明理工大学教学名师奖。参编了宁平教授主编的《固体废物处理与处置》《固体废物处理与处置实践教程》等教材，配套研制了《固体废物处理与处置电子教案》并由高等教育出版社发行，完成了国家精品视频公开课《固体废物处理与处置》的建设。2020年，主讲的《资源环境研究方法学》也被评为国家一流课程，这为其出版一套有力推动创新驱动发展战略的研究方法学教材奠定了基础。

瞿广飞提倡“实践式教学”，倡导“以练带学”，引导学生尽快实现由学习者和消费者向劳动者、发现者、发明者、创造者和传播者的转变，有针对性地引导学生参与社会实践、开展实验和知识创新，通过鼓励学生进实验室、进行发明创造等方式激发学生的求知欲望和创新意识，取得了较好的教育效果；倡导“以赛促学”，通过引导学生参加学科竞赛，激发学生研究兴趣，在竞争和挑战中开拓学生视野，拓宽学生的知识广度，提升学生的综合素质，有效促进学生对再生资源和能源专业知识的深度挖掘，培养了学生的创新思维及能力。目前，瞿广飞已指导了82项创新创业作品参与学科竞赛，并获得全国 3D 大赛国赛一等奖 5 项，获“互联网＋”国赛铜奖 1 项，获“互联网＋”云南省赛金奖 11 项、银奖 8 项，获云南省 3D 大赛特等奖 13项；指导的《水质在线检测系统的设计与构建》一文荣获2017年度全国高校环境类专业本科生优秀毕业论文称号，《3000m3／d电化学耦合液相催化一体化净化工业硅冶炼烟气中硫硝尘中试系统设计》获2019年度全国高校环境类专业本科生优秀毕业设计称号，为环境类高素质人才的培养作出了重要贡献，瞿广飞教授也先后获国家教学成果一等奖、二等奖各 1 项，获云南省教学成果特等奖 2 项。

为保持和提升本学科在国内外的学术地位，瞿广飞正致力于建设一支具有强劲科技攻关能力和国际影响力的多学科交叉研教融合的创新团队，优先考虑引进人才计划，保障每年 10－15 名硕士研究生，2－3 名博士研究生，完善课题组人员结构。并配合申报各类基金、人才计划项目，支持团队的校企合作，支持团队的青年学者和学生出国留学、访问和参加学术交流，并创造条件，吸引高水平青年学者加入团队。建立一支结构更趋合理、学科交叉的具有国际重要影响力的高水平创新团队。

无论时光更迭，潜心科研、立德树人一直是瞿广飞心中执着的信仰，以生态文明为己任，以资源再生循环利用为依托，生态文明建设这项事业任重而道远。作为祖国资源再生循环利用领域的千千万万个科技工作者之一，为了响应国家号召，助力建设生态文明，实现美丽中国梦，未来，他仍将在废弃物处理与资源化研究的道路上，从容不迫，不负使命，直面挑战，砥砺前行。