會(huì)士風(fēng)采（點(diǎn)擊查看）
中國(guó)化工學(xué)會(huì)會(huì)員風(fēng)采——曹宏斌
【弘揚(yáng)科學(xué)家精神：優(yōu)秀科技工作者風(fēng)采錄】
【編者按】為弘揚(yáng)科學(xué)家精神，中國(guó)化工學(xué)會(huì)在官方網(wǎng)站、微信公眾號(hào)上開(kāi)設(shè)“會(huì)員風(fēng)采”欄目，以科普的形式，用通俗易懂的語(yǔ)言介紹會(huì)員及其研究領(lǐng)域，向公眾宣傳普及化工知識(shí)，展示化工在科技強(qiáng)國(guó)中所做的貢獻(xiàn)，同時(shí)展示化工領(lǐng)域優(yōu)秀科學(xué)家和科技工作者篤行不怠、科技報(bào)國(guó)、勇當(dāng)高水平科技自立自強(qiáng)排頭兵的卓越風(fēng)采和創(chuàng)新精神，以增強(qiáng)會(huì)員榮譽(yù)感，激發(fā)會(huì)員科技報(bào)國(guó)的使命感，形成推進(jìn)高水平科技自立自強(qiáng)、建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的強(qiáng)大合力。敬請(qǐng)關(guān)注！
中國(guó)化工學(xué)會(huì)會(huì)員風(fēng)采：曹宏斌
個(gè)人簡(jiǎn)歷
曹宏斌，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所研究員，博士生導(dǎo)師。中國(guó)工程院院士，中國(guó)化工學(xué)會(huì)會(huì)士，中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士，戰(zhàn)略金屬資源綠色循環(huán)利用國(guó)家工程中心副主任，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)化工科學(xué)數(shù)據(jù)中心主任。杰青、國(guó)家相關(guān)人才計(jì)劃領(lǐng)軍人才。針對(duì)工業(yè)減污減碳需求，創(chuàng)新構(gòu)建了分子離子間次級(jí)鍵靶向調(diào)控強(qiáng)化分離回用為核心、全過(guò)程優(yōu)化的高效處理技術(shù)模式，在鋰電固廢循環(huán)、煤化工、有色、鋼鐵等行業(yè)150余座工程實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，取得顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。相關(guān)研究成果在NC、JACS、ES&T、WR等期刊上發(fā)表SCI論文近400篇；編寫(xiě)中英文專(zhuān)著20部；獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利超170件。兼任《工業(yè)水處理》編委會(huì)副主任委員，《Water & Ecology》、《Green Chemical Engineering》、《Industrial Chemistry & Materials》、《中國(guó)環(huán)境科學(xué)》、《中國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)》等期刊編委。以第一完成人獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。還曾獲得國(guó)務(wù)院特殊津貼、何梁何利科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)、全國(guó)創(chuàng)新?tīng)?zhēng)先獎(jiǎng)狀、光華工程科技獎(jiǎng)-青年獎(jiǎng)和世界化工聯(lián)合會(huì)卓越研究獎(jiǎng)（WCEC Research Excellence Award）。
研究領(lǐng)域介紹
曹宏斌一直從事重化工生產(chǎn)過(guò)程控污降碳技術(shù)與應(yīng)用研究。在新能源固廢循環(huán)、煤化工、冶金過(guò)程復(fù)合污染低成本、低碳、跨介質(zhì)協(xié)同控制研究上取得重要進(jìn)展，為我國(guó)工業(yè)綠色發(fā)展和碳減排貢獻(xiàn)理論方法、技術(shù)裝備和工程案例。
1.基于離子形態(tài)靶向調(diào)控的重金屬?gòu)?fù)雜組分深度分離回收技術(shù)與裝備
重金屬往往具有毒性和關(guān)鍵資源的雙重屬性。他提出通過(guò)改變重金屬離子形態(tài)，調(diào)控其與分離材料的作用力，強(qiáng)化分離。
曹宏斌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建出指導(dǎo)復(fù)雜重金屬離子快速深度物化分離新技術(shù)研發(fā)的QSAR模型軟件，發(fā)明伯胺萃取分離釩鉻新技術(shù)與藥劑。建成離子形態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，創(chuàng)建了“機(jī)理-數(shù)據(jù)”混合驅(qū)動(dòng)的量化模型，開(kāi)發(fā)出設(shè)計(jì)軟件，可快速預(yù)測(cè)出實(shí)現(xiàn)深度分離的最佳離子形態(tài)與分離材料活性分子結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)研制出多種分離藥劑，研發(fā)周期大幅縮短。
針對(duì)冶金、有色材料生產(chǎn)過(guò)程中重金屬-氨絡(luò)合難分離的問(wèn)題，創(chuàng)新提出反應(yīng)精餾耦合強(qiáng)化深度分離重金屬和氨的新思路，發(fā)明了藥劑強(qiáng)化熱解絡(luò)合-精餾深度分離母液中重金屬與氨的新工藝，開(kāi)發(fā)出過(guò)程量化設(shè)計(jì)軟件；高通量抗垢塔設(shè)備。實(shí)現(xiàn)重金屬和氨全部回收利用，近零排放污染物。
針對(duì)釩鉻危廢處理的國(guó)際難題，創(chuàng)建了以“伯胺萃取分離釩鉻-熱解絡(luò)合精餾蒸氨-廢水處理與分質(zhì)循環(huán)”為核心的新工藝，突破能量梯級(jí)利用、深度除雜等技術(shù)難題，在遼寧輝宏建成世界首套萬(wàn)噸級(jí)示范工程，將總資源利用率由不足30%提高至95%以上，廢水、廢渣近零排放。熱解絡(luò)合精餾技術(shù)應(yīng)用至稀土、鈷鎳、三元材料、鈾等行業(yè)。
上述成果獲2013年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
2.以煤化工為代表的高濃度復(fù)雜難降解有機(jī)廢液/水處理集成技術(shù)
以煤化工為代表的高濃度復(fù)雜難降解有機(jī)廢液/水缺乏有效處理技術(shù)，嚴(yán)重影響國(guó)家達(dá)標(biāo)限控重大行動(dòng)。
針對(duì)傳統(tǒng)萃取熱力學(xué)模型不適合多種有機(jī)分子相平衡描述的現(xiàn)狀，創(chuàng)新提出基于官能團(tuán)重構(gòu)的“虛擬分子”建模新方法，開(kāi)發(fā)出萃取劑輔助設(shè)計(jì)軟件，指導(dǎo)煤熱解母液中協(xié)同萃取劑分子快速篩選，進(jìn)一步突破油水界面張力調(diào)控、大型反應(yīng)器內(nèi)超均勻穩(wěn)定場(chǎng)控制等工程技術(shù)難題，研制出醇-酮-芳烴復(fù)合萃取劑，獲北京市新技術(shù)新產(chǎn)品認(rèn)定（XCP2018HB0086），已在多個(gè)工程中應(yīng)用。
針對(duì)生化尾水殘留低濃度有機(jī)物難氧化的問(wèn)題，發(fā)明O3和?OH梯級(jí)氧化污染物的新工藝，制備出優(yōu)先釋放?OH且穩(wěn)定性好的復(fù)合活性炭催化劑，開(kāi)發(fā)出催化臭氧氧化成套裝備。在鞍鋼建立行業(yè)首套煤化工廢水深度處理產(chǎn)業(yè)化工程，解決了尾水提標(biāo)排放的難題。入選 “三部委”《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄（2014年）》。
基于上述關(guān)鍵技術(shù)突破，建立以“選擇性萃取-強(qiáng)化生物降解-梯級(jí)催化臭氧氧化-多膜脫鹽”為核心的煤化工水污染全過(guò)程控制工藝流程，突破脫鹽膜污染防控、過(guò)程動(dòng)態(tài)控制等技術(shù)難題，形成工藝包。成果應(yīng)用到鞍鋼、中泰等特大企業(yè)在內(nèi)的40項(xiàng)工程。入選“四部委”《節(jié)水治污水生態(tài)修復(fù)先進(jìn)適用技術(shù)指導(dǎo)目錄（2015年）》、國(guó)家十二五科技創(chuàng)新成就展。
上述成果獲2018年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
3.全過(guò)程優(yōu)化的鋰電固廢低碳循環(huán)利用集成技術(shù)
鋰電固廢處理中關(guān)鍵金屬與毒性污染物共存，高效循環(huán)利用，對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)建設(shè)、保障環(huán)境安全、緩解我國(guó)鋰鈷鎳等關(guān)鍵金屬緊缺意義重大。
針對(duì)廢鋰電池組元間弱相互作用、組元內(nèi)元素間強(qiáng)相互作用等特點(diǎn)，提出結(jié)合力差異化梯級(jí)調(diào)控強(qiáng)化關(guān)鍵金屬分離新思路，研制出多組元精準(zhǔn)解離-有機(jī)物可控?zé)峤獬商准夹g(shù)與裝備，開(kāi)發(fā)出選擇性提取強(qiáng)化多金屬梯級(jí)提取分離的技術(shù)與設(shè)備，技術(shù)入選《國(guó)家先進(jìn)污染防治技術(shù)目錄（2023）》。
針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的新型復(fù)雜高鹽廢水，設(shè)計(jì)制備新型雙親吸油樹(shù)脂ORZ材料與核心設(shè)備，回收利用99%以上有機(jī)物；研制出新型抗污染改性離子膜材料，抗污能力較傳統(tǒng)工藝提升2倍，攻克高鹽廢水雙極膜酸堿再生循環(huán)技術(shù)與成套設(shè)備。建成示范工程，實(shí)現(xiàn)萃取劑等介質(zhì)的循環(huán)利用與廢水近零排放，技術(shù)入選《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄（2023）》。
上述成果獲2023年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
事跡和故事分享
化工、鋼鐵、有色等流程制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的地位。曹宏斌認(rèn)為這些行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的難點(diǎn)在于多目標(biāo)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)。綠色發(fā)展要求企業(yè)降碳減污，但同時(shí)企業(yè)的生存需要盈利，這就要求二者兼顧，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)與末端處理的總成本最小化。
2006 年，一家來(lái)自遼寧葫蘆島的企業(yè)找到曹宏斌。企業(yè)堆積了大量的釩鉻渣，由于釩鉻深度分離及含重金屬氨氮廢水處理問(wèn)題沒(méi)有得到解決，前期投入的數(shù)千萬(wàn)元幾乎打了水漂。
“釩和鉻兩個(gè)元素的結(jié)構(gòu)性質(zhì)非常相近，深度分離起來(lái)是個(gè)難題。”看到企業(yè)的難處之后，年輕的曹宏斌在張懿院士的支持和幫助下迎難而上，欣然接受了這個(gè)考驗(yàn)。經(jīng)過(guò)5 年艱苦的基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功建立了釩鉻渣高效利用新工藝和國(guó)內(nèi)外首座產(chǎn)業(yè)化工程，解決了釩鉻深度分離、重金屬和氨深度分離等難題，實(shí)現(xiàn)了污染物近零排放，總資源利用率提高30%以上。在幫助企業(yè)解決污染問(wèn)題的同時(shí)提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。這項(xiàng)成果獲得2013 年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
在葫蘆島攻克釩鉻分離難題時(shí)，為了確保工程試驗(yàn)順利進(jìn)行，曹宏斌和團(tuán)隊(duì)成員在工程現(xiàn)場(chǎng)24小時(shí)輪班。一旦現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題，馬上解決。長(zhǎng)時(shí)間處于高壓工作狀態(tài)，幾年下來(lái)，曹宏斌的頭發(fā)熬白了一半。“為了降低工程風(fēng)險(xiǎn)，我們做了中試，前6 次全部失敗，直到第七次才試驗(yàn)成功。”曹宏斌說(shuō)，“雖然壓力很大，但是工程成功帶來(lái)的成就感更大。
從葫蘆島、鞍山到攀枝花、吐魯番、三門(mén)峽，再到天津、長(zhǎng)沙……，即使在2020年11月，曹宏斌在足跟腱連接手術(shù)的恢復(fù)期時(shí)，就拄著拐杖踏上了示范工程的技術(shù)指導(dǎo)之路，大力推動(dòng)了煤化工水污染全過(guò)程控制集成技術(shù)的示范工程進(jìn)度。
曹宏斌會(huì)士的足跡遍及全國(guó)眾多省市的企業(yè)工程現(xiàn)場(chǎng)，真正做到了把論文寫(xiě)在祖國(guó)的大地上。
