记者:请您简单介绍下环境与化学工程学院的发展现状。
徐院长: 上海电力学院的化学学科最早成立于 1951 年,当时是学校电、动、化三大主干学科之一。2000 年成立环境系,2004 年与动力系组建成立能源与环境工程学院,为了适应国民经济发展和学校整体规划的需要,2012 年组建环境与化学工程学院。学院由应用化学系、化学工程与工艺系、环境工程系、材料化学系和材料科学工程系组成。目前有五个本科专业,即环境工程、材料化学、材料科学与工程、应用化学和化学工程与工艺。学院科研设施良好,拥有原国家电力公司热力设备腐蚀与防护(部级)重点实验室,上海市电力材料防护与新材料重点实验室 ( 筹 ), 上海高校电力腐蚀控制与应用电化学重点实验室,上海市电力能源转换、防腐蚀新材料、热交换系统节能和发电环保四个工程技术研究中心。 2006年建立应用化学硕士点,2010 年获批化学工程与技术一级学科硕士点。2005 年建设上海市重点学科“电厂应用化学与环境保护”。
研究生在实验室
对外交流
学院科研基础坚实,硕果累累,在材料腐蚀与防护、化学电源与储能材料、环境工程、电厂化学等领域的研究富有特色。近年来承担了包括国家 863 和国家自然科学基金在内的国家和省部级科研项目 60 余项,获省部级科技进步奖10 余项,获授权发明专利 60 余项,出版专著 9 部、教材 6 部、发表论文 800余篇。与此同时,在科研成果转化及产、学、研相结合方面也取得了可喜成就。
学院与美国、日本、英国、韩国、加拿大等国家建立了广泛的科技合作和学术交流。先后承办或协办 NACE 东亚及太平洋地区国际腐蚀大会水处理及基础设施的腐蚀控制分会场、2011 年和2013 年能源、环境与可持续发展国际学术会议、2014 年第 15 届全国氢能会议、2015 年第二届海峡两岸电子电镀及表面处理学术研讨会、第 14 届亚太地区腐蚀控制大会、中国科协第 192 次青年科学家论坛、全国电厂化学会议、全国缓蚀防锈学术讨论与技术交流大会、全国电力系统腐蚀控制及检测技术交流会等国内外学术会议。
上海市电力材料防护与新材料重点实验室第一次学术会议
工程现场
记者:请您介绍一下环境与化学工程学院在腐蚀防护领域的主要研究方向。
徐院长: 环境与化学工程学院的科研团队在腐蚀防护领域的主要研究方向有三个:
一是冷却水系统腐蚀与控制,该方向深入开展火力发电厂冷却水系统金属材料的腐蚀机理研究,重点开展以下几方面工作:(1)水质污染及污水回用情况下凝汽器冷却管铜合金及不锈钢的腐蚀机理、回用污水的阻垢缓蚀机理等;(2)冷却水系统中微生物腐蚀机理,包括厌氧菌(硫酸盐还原菌)、好氧菌在冷却水系统中的生长规律研究、不同类型细菌对不锈钢和铜合金的腐蚀机理、化学杀菌剂和物理水处理器的杀菌机理及腐蚀控制机理等;(3)冷却水系统新型绿色阻垢缓蚀剂作用机理研究,包括低磷或无磷阻垢缓蚀剂、高效阻垢缓蚀剂在不同冷却水系统中的阻垢缓蚀机理研究;(4)物理水处理技术的阻垢缓蚀机理研究,如电磁场、永磁场、超声波等对冷却水系统阻垢机理、对冷却管耐腐蚀性能影响等。
二是输变电设备金属腐蚀防护研究。输电网设备金属部件在服役中有着与其他行业不同的服役环境,具有特定的复杂性和多样性。该研究方向在对输电网设备服役状态进行调研的基础上,系统地分析和归纳输电网设备在服役中失效的主要影响因素,结合服役的物理状态地理、气候、大气以及污染等情况,凝练出针对输电网设备腐蚀失效的主要科学问题,并进行系统地研究,对设备金属关键部件的腐蚀失效机制进行分析,考察主要影响因素的作用机制,建立有效的腐蚀机理模型,为输电网金属部件的腐蚀防护提供理论支持。另外,还建立了大气中腐蚀性污染物检测方法,对特定区域大气中的腐蚀性污染物进行监测。结合这些区域中输变电设备的腐蚀状况和挂片试验,研究腐蚀性污染物与金属腐蚀之间相关性。
三是缓蚀剂的研究与开发。我们在深入了解金属表面缓蚀剂分子之间的识别作用和协同规律的基础上,开展新型缓蚀剂的分子设计理论研究,结合应用实际,构建不同类型缓蚀剂的理论计算模型,充分借鉴现代物质结构理论和分子组装技术的研究成果,深入了解缓蚀剂分子在金属表面上的吸附行为和缓蚀作用机理。开展电力设备高效绿色缓蚀剂研究,优化停炉保护技术,研究超(超)临界机组的停炉保护技术和应用方案;研究电厂凝汽器循环冷却水系统的高效、绿色水质稳定剂,开发适合于高浓缩倍数和污染水体、且经济可行的水质稳定剂;研究环境友好型缓蚀阻垢剂、吗啉类气相缓蚀剂及其它气相缓蚀剂与防锈材料。
上海市电力材料防护与新材料重点实验室成立揭牌仪式
记者:环境与化学工程学院科研基础扎实,硕果累累,请您为我们介绍一个典型案例。
徐院长: 那就介绍一下“火电厂热力设备腐蚀控制” 方面的案例吧。 目前,火电是我国最主要的发电形式,约占总装机容量 70%。2003 年以来,火电装机容量以 8% 以上的增速在发展,快速发展的同时也产生了新问题,我们通过对围绕电力生产与安全的关键技术及材料研究的各种技术因素重要性、紧迫性、现有条件等方面的综合分析,在火电厂热力设备腐蚀控制方面,重点聚焦缓蚀剂和金属表面处理技术两个方向。
在缓蚀剂研究方面,针对热力设备停运腐蚀,开展停炉保护剂和气相缓蚀剂研究;针对循环冷却水系统的腐蚀,开展阻垢缓蚀剂及绿色水处理技术研究。2012 年以来该方向获得国际自然科学基金资助项目 4 项,上海市标准专项1 项,上海市教委重点项目 3 项、联盟项目 3 项、产学研项目 3 项,企业横向项目 21 项。研究成果获上海市科技进步三等奖 1 项,获国家授权发明专利 11项,参与制定国家标准 1 项。在金属表面处理技术研究方面,重点开展冷却管表面超疏水膜研究及耐高温防腐蚀涂料研究,该方向获得上海市基础研究项目2项、 标准专项1项, 企业横向项目10项。
获国家授权发明专利 4 项,正在制定行业标准 1 项。
关于这些技术应用情况,我仅举出以下三个例子:
(1)停炉保护剂通过在热力设备内表面形成一层憎水性保护膜以达到阻止金属腐蚀的目的。学科研发的停炉保护剂已在上海、安徽、浙江、江苏、福建、山东等省市上百家火力发电厂广泛应用。
(2)通过循环水阻垢缓蚀剂的研究、开发、产业化和应用,建立了凝汽器选材标准和规范,相关成果在企业的应用产生了较好的经济效益和社会效益。获得国家发明专利 5 项,上海市科技进步三等奖 1 项。研发成果在 50 多家企业得到应用,产生较好的社会效益。
(3)与上海东松化工科技发展有限公司产、学、研相结合开发了环保型非涂装气相缓蚀剂,该产品已实现产业化,打破了国外厂商对该产品在国内的垄断地位,取代了进口。已在国内部分电厂、近 40 家船舶舱口盖制造厂、造修厂广泛应用,并出口俄罗斯、亚美尼亚等国家。社会、经济效益显著。
记者:请您介绍一下上海市电力材料防护与新材料重点实验室的相关情况。
徐院长: 经上海市科委批准,上海市电力材料防护与新材料重点实验室于2014 年 9 月立项建设,目标是建立一个开放式的电力材料防护及新材料重点实验室,在发电设备腐蚀与防护、电网设备腐蚀与防护及电力防护新材料等研究方向集中力量形成一定优势,建成国内领先和最具特色的电力材料防护和新材料研究基地。目前,重点实验室现有固定科研人员 30 人,其中教授 14 人,副教授 12 人,讲师 4 人,其中具有博士学位共 29 人。形成了具有国家杰出青年基金获得者,国家青年千人,教育部新世纪优秀人才,上海市领军人才,上海市优秀学科带头人,上海市优秀技术带头人,上海市东方学者,曙光学者等高素质的人才队伍。
重点实验室目前主要围绕电力材料腐蚀机理、电力材料防腐技术和电力安全新材料展开具体研究工作:1、电力材料腐蚀机理研究 : 通过对电力运行新环境中材料腐蚀机理的深入研究、建立相关腐蚀理论为电力材料防腐技术及新材料的研究提供理论支撑;2、电力材料防腐技术研究开发 : 电力材料防腐技术主要通过腐蚀环境的改善、合理选材、材料表界面的防护,提高材料的耐蚀性能;3、电力安全新材料:通过材料自身性能改善达到防腐蚀、保障电力安全目的。
重点实验室目前拥有扫描电子显微镜 (JSM-7800F)、透射电子显微镜(JEM-2100F)、X 射 线 衍 射 仪 (BrukerD8 XRD)、 原 子 力 显 微 镜 (AgilentAFM5500)、激光共聚焦拉曼光谱仪(HORIBA LabRAM)、蔡司 CSM 系列共焦显微镜、Zetasizer Nano 激光纳米粒度仪、微区电化学测试平台、Autolab电化学工作站、Pine 旋转圆盘电极、MTS 试验机等完善的实验仪器与设备,建立了较完整的材料腐蚀与防护机理、防护新材料以及储能与催化研究的测试分析平台。
重点实验室与美国加州大学洛杉矶分校、日本大阪大学、澳大利亚昆士兰工业大学、俄罗斯莫斯科大学等以及国内许多高校建立良好协作关系,与上海市电力公司、申能股份有限公司、上海震冈微电子有限公司、上海石化淼清水处理有限公司、中国航天科工集团公司梅岭化工厂、上海沪东造船集团公司东松科技发展有限公司、上海超能防腐蚀包装材料有限公司、江苏新中环保设备有限公司等开展广泛的产学研合作。
人物简介
徐群杰,男,1969年9月生,博士,教授,现任环境与化学工程学院院长、上海市电力材料防护与新材料重点实验室常务副主任兼学术委员会委员、中国化学会电化学专业委员会委员、中国电子学会电镀专家委员会副主任、中国腐蚀与防护学会第三、四届青年委员会委员、上海市电子电镀学会副主任和上海市学位委员会第四届学科评议组成员。完成了包括国家自然科学基金在内的40多项科研项目。在《Journal of MaterialsChemistry A》、《Corrosion Science》、《Electrochim Acta》、《Journal of Power Sources》和《金属学报》等国内外重要期刊上发表SCI、EI 收录论文100余篇,获授权发明专利26项,合作出版专著1部、译著1部、编著2部,作为项目负责人获上海市技术发明三等奖、上海市科技进步三等奖和上海市第22届优秀发明选拔赛优秀发明金奖各1项。获上海市“青年科技启明星”、上海市“曙光学者”、上海市“杨浦青年创新奖”、上海市“育才奖”、上海市“人才发展基金”、上海市白玉兰科技人才基金和宝钢教育优秀教师奖。指导研究生26名,其中18人次获得上海市研究生优秀成果(硕士学位论文)、国家奖学金、上海市优秀毕业生、上海市大学生科创竞赛二等奖和三等奖、陈嘉庚青少年发明奖(上海)三等奖和鼓励奖以及首届协鑫杯全国大学生绿色能源科技创新大赛特等奖和三等奖等奖项。
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