——记河海大学环境学院祝建中教授课题组
近年来，随着全球气候变化与环境问题的日益严峻，推动生态文明建设和绿色低碳发展已成为时代的紧迫需求。我国在“双碳”战略的引领下，不断强化绿色发展理念，提出以更高效的方式利用资源和提升固废资源化水平，以实现经济社会的高质量发展。在此背景下，探索固废资源化利用的新路径，不仅是应对环境挑战的关键举措，更是实现人与自然和谐共生的重要路径。
河海大学环境学院祝建中教授课题组，多年来在减污降碳、固废资源化和生态修复三大领域开展了系统性的研究工作，取得了一系列创新成果。在减污降碳方面，团队专注于开发高效的二氧化碳捕集与利用技术，优化工艺以降低能耗并提升捕集效率;在固废资源化领域，团队致力于将工业废弃物高值化利用;在生态修复方面，团队将先进的材料和技术应用于黑臭水体的治理与修复，实现了污染物的高效去除与水生态系统的恢复。这些研究不仅推动了环保技术的发展，还为实现生态环境可持续发展提供了科学支持与技术保障。
创新技术 减污降碳
祝建中课题组一直以来聚焦于二氧化碳捕集与利用技术的开发与优化，力求在降低能耗的同时提高二氧化碳捕集效率。在减污降碳方面，他们深入研究了胺/醇体系液-固相变吸收剂的特性，设计出一种高效的新型相变吸收剂，通过液-固相变过程在二氧化碳捕集过程中实现了更高的吸收容量、吸收速率以及相变性能，显著提升了捕集效果。此外，团队提出了固相产物的非热再生方法，通过将固相产物转化为碳酸钙等高附加值产品，大幅降低了传统热再生工艺的能耗，为二氧化碳和含钙工业废料的资源化利用提供了高效、低成本的新路径。通过多尺度模拟与实验研究，他们进一步揭示了该吸收剂体系的相变机理及其在不同温度、压力条件下的性能表现，为未来二氧化碳捕集与利用技术的设计与优化奠定了坚实的理论基础。该项创新研究不仅为实现减污降碳目标提供了切实可行的技术方案，更为加速推动国家“双碳”战略目标的实现提供了有力支持。团队在此领域的研究成果均已发表在行业知名期刊，如Chemical Engineering Journal、Separation and Purification Technology等。
图1：用于二氧化碳捕集与利用的新型液固相变吸收剂
固废利用 变废为宝
在固废资源化领域，祝建中带领团队专注于开发高效的工业废弃物再利用技术，通过一系列创新的物理化学处理手段，将固体废弃物转化为高附加值的功能性材料。针对不同种类的工业废弃物(如冶金废渣、粉煤灰、脱硫石膏等)，他们通过优化固废处理中的关键参数，研发出一套针对性的资源化工艺，能够显著提高固废利用率并减少二次污染。例如，在处理冶金废渣时，他们采用先进的活化技术，通过控制热解和机械力化学反应条件，将其转化为用于水处理和土壤改良的多孔吸附材料，这种材料具有优异的吸附性能，对重金属离子和有机污染物具有良好的去除效果(授权发明专利：一种上下移动分布处理的固废处理设备)。
同时，针对粉煤灰的再利用，祝建中团队开发了一种低温改性方法，使其成为适用于高性能建筑材料的活性填料，显著提升了材料的强度和耐久性。此外，在处理脱硫石膏的过程中，他们通过调控石膏的晶体结构和表面化学性质，成功将其转化为具有防火、隔热特性的功能性材料，并进一步在绿色建材领域中得到推广应用。
针对膨润土等含有黏土矿物的固体废弃物，祝建中团队特别关注其在环境修复和工业应用中的潜力。通过一系列改性工艺，特别是对膨润土进行表面改性和纳米复合处理，显著提升了其吸附能力和机械性能。该改性膨润土材料不仅在重金属和有机污染物的吸附中表现出优异的性能(授权发明专利：一种多孔钠基膨润土颗粒的制备方法;一种兼具吸附功能的抗盐耐污型膨润土的制备方法;一种钙基膨润土钠化改性方法)。此外，他们进一步探索了膨润土在功能材料中的应用，将其与高分子材料复合，制备出具有高强度、高耐久性的工程材料。这种复合材料可广泛应用于建筑、隔热材料和环境治理领域，进一步推动了膨润土资源的高效利用(授权发明专利：一种利用光固化技术搭接膨润土防水毯的施工方法)。这些研究成果不仅减少了固废对环境的危害，还实现了资源的高效循环利用，有助于减少对原生材料的依赖，推动了建筑、环保等行业的可持续发展。
生态修复 底泥资源化
在底泥资源化的生态修复技术创新方面，团队深入开展了针对黑臭河道和矿区的修复技术研究，主要从技术原理、实施方案和创新点展开，取得了显著的成果。
首先，针对底泥处理后用于黑臭河道的生态修复，祝建中团队针对黑臭河道底泥的高有机质、高重金属含量等特点，开发了一套多步骤的处理工艺，首先通过物理-化学结合的脱水技术，显著降低底泥的含水率，从而减小其体积，便于进一步处理和运输(授权发明专利：一种复合水处理剂及其制备方法与应用;一种利用生物高效降解可制备的污染底泥及工业污泥固化方法)。在脱水后，通过改进的稳定化技术，利用添加钙基材料、改性粘土和生物质活性炭等增强底泥对重金属的固化效果，从而减少重金属的浸出风险。随后，团队通过热解和生物堆肥技术，对底泥进行无害化处理，使底泥中的有机污染物降解，重构其物理化学性质(授权发明专利：一种淤泥土壤化添加剂及其制备方法和应用)。
图2：淤泥高效脱水固化专利设备
在生态修复方面，祝建中团队开发了一种“底泥+生态基质”复合技术，将处理后的底泥作为生态修复基质，与生物滤床、人工湿地等生态修复技术相结合，改善河道底质结构，促进沉积物中微生物群落的生物降解功能，进一步增强水体的自净能力(授权发明专利：一种河道治理综合资源化方法;一种用于底泥压滤脱水净化与资源化的护坡及方法)。具体而言，底泥被用于种植水生植物，利用其富含的养分促进植被生长，同时底质中固定的重金属和有机污染物则被生态基质中的微生物降解或转化为无害形式(授权发明专利：一种河道周边的植物制备物料及其制备方法和应用)。该系统不仅可以显著提高水体中氮、磷等富营养化元素的去除率，促进水质改善，还增强了河道的生态恢复能力。
其次，针对底泥处理后用于矿区的生态修复，在矿区修复中，祝建中团队针对矿区土壤贫瘠、重金属超标和生态系统退化的特点，创新性地将处理后的底泥作为矿区土壤改良剂。底泥经过专门的无害化处理后，保留了其丰富的有机质和矿物质成分，成为修复矿区植被覆盖的重要基质材料(授权发明专利：一种高有机质河道淤泥复合固化材料及其应用)。研究团队利用底泥中的碳、氮、磷等营养元素，结合其良好的吸水保肥能力，有效改良了矿区贫瘠的土壤环境，增强了植物生长所需的营养供给。技术创新还体现在利用底泥与矿区土壤复合稳定技术中。通过引入改性剂如铁氧化物、硅酸盐等，进一步提高底泥的重金属固化效率，并通过控制pH值和有机质含量，降低矿区土壤中重金属的活性，减少其对生态环境的负面影响。团队还结合生态工程学方法，设计了一种底泥与植物联合修复技术，选择耐重金属且生长迅速的植物，如杨树、柳树等，构建稳定的植被覆盖体系，同时通过底泥中的营养元素供给，显著提高了植被的生长速度和土壤改良效果。
通过这些技术创新，祝建中团队成功应用底泥资源化技术恢复矿区的生态功能，不仅减少了矿区土壤侵蚀，还提高了植物群落的多样性和稳定性，进而改善了整体生态环境。这些研究成果为矿区的生态修复提供了重要的技术支持，尤其是在资源有限的地区，底泥的二次利用不仅降低了修复成本，也减少了环境负担。他们在黑臭河道治理、生态岸坡构建以及固体废弃物资源化等多个领域形成了一系列独具特色的理论与技术，获得了多项国家及行业奖励和荣誉。
生态环境是人类生存和可持续发展的重要基础，作为生态环境的守护者，祝建中团队积极响应我国“双碳”战略，坚持不忘初心，致力减污降碳、固废资源化以及生态修复，保护生态环境，恢复绿水青山，建设美丽中国。(文/陈伟)
图3：黑臭河道生态修复工程实施前后
