中南大学
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柴立元博士生导师
柴立元, 男,汉族,1966年9月出生,江西省万年县人,中共党员。1997 年毕业于中南工业大学有色冶金专业,获博士学位。现任中南大学冶金与环境学院教授、院长,国家重金属污染防治工程技术研究中心主任,兼任中国有色金属学会有色冶金资源综合利用专业委员会主任、东亚资源再生国际会议中方主席,曾任国家863计划资源环境技术领域资源综合利用主题专家。中国共产党第十九次全国代表大会代表。2019年当选中国工程院院士。
长期致力于有色冶金环境工程领域的研究。发明含砷多金属物料清洁冶金、冶炼废酸资源化治理、重金属废水净化回用等多项有色冶炼污染控制与资源化技术。研究成果实现大规模推广应用,推动了我国有色行业产业转型升级与绿色发展。
作为第一完成人获国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖1项、省部级科技一等奖8项,及何梁何利产业创新奖。发表SCI论文290余篇,授权国家发明专利130项,编制国家标准、政策及规范9项。获“全国先进工作者”“万人计划领军人才”等荣誉称号。
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柴立元博士生导师
为国治污
原长沙铬盐厂倒闭后,有42吨铬渣一直堆放着无法处理。“铬渣中的水溶性六价铬被列为对人体危害最大的8种化学物质之一,是国际公认的3种致癌金属物之一。”柴立元介绍,而且铬渣堆积占用了大量土地,也使土壤和地下水受到了严重污染。如果按传统的“湿法”和“干法”两种办法处理铬渣,需资金2.5亿元,如果要治理已被污染的土地,至少还得10多亿元。当时,全国各地现存的铬渣达600万吨,需要数百亿元的治理费用。因此,铬渣的治理一直困扰和阻碍我国铬化工行业的发展。
传统的铬渣治理,多是将其高温处理,但如此大规模的堆积成山的铬渣,如何加以高温?显然不现实。柴立元和他的同事们一次次往那个铬渣山里跑,无数次观察“山”里的情况。他们惊奇地发现,“毒山”里居然有植物顽强地生长!大家意识到,这个植物的生长土壤里一定有对付铬渣的独特物质。经过8年艰苦的研究,2005年,柴立元和他的“铬渣生物解毒”课题组,终于从铬渣堆埋场附近的淤泥中分离驯化出某菌株,首创了细菌直接解毒铬渣并选择性浸出回收铬的方法,实现了铬渣及堆场土壤的低成本高效治理。
铬渣的成功治理,让柴立元团队积累了经验,也在业内渐渐有了名气。国有大型企业湖南省水口山有色金属有限公司找上门来了,请他们治理含铍废水。
此前,处理这些工业废水的方法,多是利用石灰中和沉淀废水中的重金属,但因废水中重金属浓度高、种类杂,石灰很难“抓住”全部重金属离子,处理后的废水不仅难以达到国家最新发布的排放标准,还会产生大量淤泥,且处理后的水基本难以再利用,企业很是头疼。2010年,因生产过程中发生铊泄漏,拥有5000多名员工的韶关某大型企业不得不停产,3万吨废水无法处理!耳闻一件件重金属污染事件的发生,眼见一家家企业负责人期盼的眼神,柴立元深感自己作为一名科研人员的责任和使命。
柴立元团队确立了处理废水的思路:既要去除其中多种有害重金属,又要可回收再利用。得益于处理铬渣的经验,团队发现,微生物对重金属有极大的“抓附”作用,且像有多只“手”一样,可同时“抓住”多种有害重金属。可是,能处理废水的微生物哪里有呢?不知在阴沟里、淤泥里取样多少回,也不知熬过了多少不眠之夜,更不知失败了多少次,终于,柴立元和大家找到了一个理想的混合菌群。“目标菌种找到了,再大量培养,做成药剂。”闵小波告诉记者,2005年,实验室制剂完成。这个时候正好株冶找上门来,实验室成果要真刀实枪地投入使用了,大家都很兴奋。
“我记得很清楚,2007年春节假期还没过完,正月初八,柴老师就带领我们进驻株冶。”副教授王庆伟说,他当时还是研究生。
这一待就是大半年。实验室试验的时候,制剂效果非常好,可当大规模使用时——当时株冶一天要排放14000立方米的废水——菌群们就不“听话”了。“第一炮一定要打响。”柴立元既要当总指挥拿方案,又要做政委给大家打鸡血。他和师生们用彩条布在厂房边搭起了简陋的“实验室”,团队十几个人轮班守现场,日夜调试。“那气味,熏死个人,眼睛睁不开,鼻涕直流,喉咙难受。”柴立元说自己无法形容那刺鼻的臭味,只记得当时一名年轻的女研究生,本来白净的脸上没几天就长满了疙瘩,柴立元自己也免疫力下降,吃了一年半的药才调理好。“背水一战。”当时大家都铆着一股劲儿,“不成功就改行”,他们甚至不给自己留退路。
终于,他们成功了,这套后来命名为“重金属废水生物制剂法深度处理技术”的方案,让株冶重获生机。如今,这项技术已成功应用于100多家大中型涉重金属企业的近200项工程,实现年处理重金属废水超过1亿立方米,解决了有色冶炼清洁生产过程终端污染治理环节的重大工程难题,成为行业标杆。2011年,这项技术摘得国家技术发明二等奖。
接下来几年,柴立元团队陆续攻克一个又一个“治废”难题。“生物制剂处理含铍废水新技术”“选—冶联合清洁炼锌技术”“含重金属低浓度二氧化硫烟尘净化回收技术”等10多项先进适用工程化技术相继研发成功,基本形成了有色冶炼行业的重金属污染防治技术体系。“有色冶炼含砷固废治理与清洁利用技术”“冶炼多金属废酸资源化治理关键技术”还分别获得2014年度国家科技进步二等奖和2018年度国家技术发明二等奖。
发明不断,获奖多多,可柴立元还是高兴不起来。为什么?因为技术推广太难了。治理重金属污染的生物药剂,企业使用起来是以吨为单位,在生产车间使用时还得有相应的装备系统。还没开始治污,还不知效果如何,就要掏一大笔钱,企业一般都有些犹豫。为解决这个问题,柴立元又领着团队发明了一个类似大集装箱的移动式装备系统,可处理20多种废水、废气、废渣,企业有需要,大货车装上这个“集装箱”就能“开战”。曾经有家企业,任柴立元团队如何反复宣讲技术,就是不信。团队将这个大“集装箱”拖到现场,7天之后,效果出来了,企业心服口服,用上了他们的技术。“等于是企业看到了活生生的可研报告。”闵小波说。
2010年北江铊污染治理、2012年广西龙江镉污染治理、2013年广西贺江铊污染治理……团队都是拉着这个大“集装箱”解危的。“29个省份的200多家大中型企业用上了我们的技术。”柴立元说,每实施一个工程,他就在地图上画一面红旗,“希望插遍全中国。”这是采访时他跟记者说得最多的一句话。