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      羅孟飛的三十七年VOCs催化劑研究回憶
      發表時間:2020-06-30     閱讀次數:     字體:【

      我,1983年杭州大學(1998年合并到浙江大學)化學系畢業,畢業后留校在化學系催化研究室(后更名為催化研究所)工作,那一年我剛好20歲,跟隨老師們開始了揮發性有機廢氣(VOCs)催化劑的研究。當時,催化研究室主任是金松壽教授(也是化學系主任),副主任分別是鄭小明教授和袁賢鑫教授,研究室還有王祖興、于慶瑞、周烈華、仲逸芬等老師。由于70年初,浙江縉云發現了絲光沸石礦(詳見:回憶縉云沸石礦的發現與應用,http://jynews.zjol.com.cn/jynews/system/2013/03/08/016171045.shtml),浙江省科委組織高校、科研院所開發縉云絲光沸石的應用。催化研究室承擔了縉云絲光沸石負載貴金屬催化劑研究,開發用于工業有機廢氣處理的催化劑。到1983年已經形成了NZP-1NZP-2型催化劑,主要供應杭州環保設備機械廠使用。杭州環保設備機械廠位于現在的杭州邵逸夫醫院附近,專業生產催化燃燒設備,由于修建秋濤路,工廠后來拆遷到了紹興路,廠長是趙興可。

      我跟隨袁賢鑫老師開展催化劑研發,實驗室在杭州大學化學樓的201房間,一臺北京分析儀器廠的氣相色譜和催化劑測試裝置。當時的色譜性能很差,需要很長時間穩定基線,通常要到中午色譜才能穩定,中飯后開始做催化劑性能測試實驗

      NZP-NZP-2是貴金屬Pt催化劑,由于當時Pt的價格是3萬多一公斤、Pd9000多一公斤,鉑鈀差價非常巨大,我們的任務是開發Pd或以Pd為主的VOC催化劑和含氮有機廢氣催化劑。經過幾年的努力開發了NZP-4BMZ-1型兩種催化劑,NZP-4為貴金屬催化劑,BMZ-1為過渡金屬氧化物催化劑。制備了一批催化劑到杭州大河造船廠進行中試。BMZ-1催化劑制備非常麻煩,催化劑制備主要由我和小馬(后到杭鋼工作)完成的,制備過程產生的NOx非常多,吃了不少NOx。當時年輕,沒有環保意識,不怕累不怕死。所幸的是,這個項目在1986年獲得了浙江省科學技術進步二等獎。

      1983年工作后不久還有一件事情,無錫焦化廠苯酐尾氣的催化燃燒處理,使用NZP-2催化劑,設備規模很大、催化劑裝量也多,我跟隨老師們多次去無錫進行催化燃燒設備的調試。從杭州到無錫最方便的交通是坐船,當天下午杭州武林門碼頭上船,第二天早上到達無錫。在這個項目上,催化所投入很多資金,老師們也花費很多精力,很遺憾最后沒能完全成功。無錫市焦化廠在后期的總結中認為,催化燃燒裝置缺少有效控制手段和催化劑活性不能適應苯酐尾氣是主要的原因。37年后的今天,我認為這樣的項目依然還是高難度的?梢姰敃r催化研究所領導的勇氣。

      大約在1985年開始,我開始管理催化研究所催化劑生產,生產車間在老化學樓大教室后面的一憧孤立小樓的一樓中。催化劑生產有4-5個合同工,NZP系列催化劑生產工藝很復雜,生產效率比較低,需要經過多次離子交換和烘干。烘干催化劑用三輪車拉到老化學樓(西二)最西邊的平房里的進行高溫焙燒,高溫烘箱經常發生故障,修理工作主要由張文奎來完成,催化劑生產非常辛苦。每年暑假,催化所老師一起加班生產催化劑,做庫存,50天的假期通常要加班20天左右。我負責催化劑生產、管理、及其催化劑研發和企業技術服務。我解決不了的,由袁老師和鄭老師來解決。有一件事情記憶特別深刻,有一次從縉云送天然絲光沸石載體的大卡車陷在催化劑生產車間前面的草地上。下雨天地面濕滑,用大麻袋裝的天然絲光沸石載體非常沉重,我們費了九牛二虎之力才把載體搬到倉庫里。1985年夏天,我和王祖興老師一起押送幾公斤的鉑金塊到昆明貴金屬研究所換鉑黑,杭州到昆明的79次列車要運行60個小時,天氣炎熱,當時火車都沒有空調;疖嚱涍^貴陽氣溫明顯下降,一冷一熱,我到昆明就發燒了,等我燒退了,第一次昆明之行就結束了。大約1987年,我和仲逸芬老師到浙江溫嶺去采購食鹽(氯化鈉),氯化鈉是我們做催化劑的原料,當時只能通過鹽業局批文才能大批量購買。

      大約在1986年,周秉義老先生在杭州西溪路上的杭州西子環保設備廠,開始研發蓄熱催化燃燒設備,現在稱為RCO。我和袁老師多次去西子環保設備廠取樣測試蓄熱催化燃燒設備的性能。后來趙興可廠長離開了杭州環保設備廠,到杭州錢江三橋附近清江路上創辦了杭州南方環保設備有限公司,我和袁老師也經常去杭州南方環保設備有限公司討論催化燃燒問題。那個時期,經常和環保設備廠的技術人員一起出差,與終端客戶開展技術討論和設備調試,記憶中去過西安、昆明、廣州、揚州、莆田、泉州、上海等。后來杭州南方環保設備有限公司搬遷到了杭海路上,F在杭州或外地的很多環保設備企業與杭州環保設備機械廠都有著許多的淵源關系,如杭州南方環保設備有限公司、杭州西子環保設備廠、杭州納能環保設備有限公司、杭州僑興熱爐設備有限公司、杭州愛士德環保設備有限公司,龍游佳利環保設備有限公司等等。

      1990年左右,鄭小明老師去參加了一個國際性會議(好像是亞洲催化大會),我們的催化劑引起了日本人的興趣,一家日本企業到杭州大學來考察催化劑,我給日本客人做催化劑性能測試演示實驗,還特別做了一個適用于110V電壓工作的催化反應器給日本人。我和翻譯陪日本客人去上海(好像是上海印鐵制罐廠)考察催化燃燒設備和催化劑的使用情況,住在上海衡山路邊上的非常高檔的賓館(記憶中是衡山賓館),終于不負眾望真的把催化劑出口到了日本。

      也就在這段時期,麗水市縉云縣科技局派了幾個年輕人到催化研究所培訓,學習催化知識,這個過程使得催化劑配方部分泄漏,導致有幾個人自己出去做催化劑了,F在看來,是不應該做這種培訓的。幾年后金華尖峰集團投資建了催化劑工廠,負責人邵總多次來找我,希望我下海和他們合作研發催化劑。在那個年代下海的人很多,對方給的誘惑還是很大的,如給我股份、給我杭州房子。后來征求鄭小明老師意見,他不同意我走,我就沒有離開催化所。如果當初離開了催化所,命運將完全改變,也許淹死在海里了,也許發大財了。

      催化劑生產還是賺一些錢,雖然利潤和化學系共享,但是我們每年的獎金要比化學系老師多出不少,記得1984年春節前(工作半年),我拿到了60元的獎金,這對我來說是一筆很大的數目了。催化所利用催化劑生產積累的資本,在化學樓的西南面建造了三層樓的催化樓,催化樓的西面連接一層樓的平房,大約有200平方米,用于催化劑生產。記得是1990年搬到催化樓的,實驗條件大為改善。最早我的辦公室在催化樓三樓朝南的房間,不久就調整到一樓,我和蔣曉原、朱波三人一個辦公室,度過一段十分開心快樂的日子。1991年春節前,催化所的老師學生們在催化所三樓最西邊的大房間一起包餃子炒菜,歡聚一堂。

      直到1990年,我一直從事催化劑研發和催化劑生產車間管理,沒有寫學術論文的意識,也不知道怎么寫文章。后來,我慢慢知道了論文對于科研人員的重要性,就開始抽出時間到化學系閱覽室查閱文獻,學習寫論文?蒲械钠鸩焦ぷ鞣浅FD難,第一篇文章寫了又改,改了又寫,一遍又一遍的謄抄,來來回回至少有10遍。文章送給杭州大學學報工作的編輯葛玉平,葛玉平也是化學系畢業的,我的學弟。第一次審稿意見不好,葛玉平讓我再修改,最后以簡報形式發表了。雖然只有兩個版面,但畢竟是我的處女作。

      那個時候也開始產生了考碩士研究生的想法,由于英語水平差,考了幾次都因為英語達不到國家最底線而淘汰,心理壓力很大。由于催化劑研發,每天要測試催化性能,沒有很好的通風設備,日積月累吸入了不少甲苯、二甲苯、苯等物質,導致一段時間身體情況很差,渾身無力。最后,查出是白細胞和血小板太低,吃了很長時間的藥,才得以恢復。直到1994年,終于考上了在職碩士研究生(導師:袁賢鑫教授),1996年直接攻讀博士學位(導師:鄭小明教授)這段時間,我是最努力也是最辛苦的,英語依然是阻礙我發展的主要原因,由于長時間勞累,1997年春天出現嚴重的胃出血,在浙江省中醫院住院半個月,輸血400毫升。攻讀博士期間發表了5篇英文論文,提前在19993月拿到博士學位。

      大約在1991年,北京化工大學一位老師(不記得名字了)找到了我們,他承擔的燕山石化異丙苯法生產苯酚丙酮裝置VOCs催化劑的國產化項目需要催化劑配合。整套生產線都是日本進口的,VOCs處理設備和催化劑也是日本的進口。燕山石化在VOCs處理設備邊上開了一個旁路,安裝了一個能裝10公斤顆粒催化劑的側線裝置,VOCs氣體溫度210oC左右,沒有補熱,要求國內催化劑達到可以替代日本原裝催化劑。北京化工大學老師找我們之前,已經使用過其他催化劑了,都不成功。我們知道知道這個信息后,開始認為比較簡單,把我們的NZP系列貴金屬催化劑給北京,發現在210oC下活性下降非?。我和袁老師去了一趟燕山石化,發現日本原裝的催化劑是小球氧化鋁為載體的負載貴金屬催化劑(蛋殼型),還發現反應氣氛氧氣含量比較低可能對催化劑有影響。我們把使用過的日本催化劑帶回了杭州,測試后發現使用過的催化性能依然很好。日本催化劑提醒了我們也許用氧化鋁做載體,制備貴金屬催化劑,催化劑性能可能會更好。然后我們就開始了氧化鋁做載體負載貴金屬催化劑的研發,由于當時我的催化劑知識還是非常有限,做了很多的實驗,才做成蛋殼型的貴金屬催化劑。催化劑送去燕山石化做側線實驗,第一次只正常運行了一個月。經過進一步改進,催化劑側線運行了3個多月。這個項目,我們沒有拿到經費,北京化工大學的項目估計也結題了,所以后來也就不了了之。不過,我們還是把貴金屬/氧化鋁催化劑實現了商業化,形成了HPA-8型催化劑,直到現在有些公司在購買催化劑時還用這個型號。與HPA-8相類似的,我們還開發了氫氣中常溫脫氧催化劑,簡稱脫氧催化劑,在上;ぱ芯吭鹤隽讼嚓P測試,蘇州一家半導體廠多次購買我們的催化劑。

      1996年開始參與了周仁賢教授負責的汽車尾氣催化劑和蜂窩狀VOCs催化劑的工作。研究所買了一臺二手汽車發動機做臺架實驗,發動機放在催化所西邊的小平房里,臺架實驗時排放的汽車尾氣很重,實驗環境很差。

      1998年成立了杭州大學催化劑有限公司,依然歸屬于杭州大學催化研究所。1998年杭州大學合并到浙江大學,大約在2000年,杭州大學催化劑有限公司從浙江大學剝離出來,改名為杭州凱明催化劑有限公司。經過20年的發展,杭州凱明催化劑有限公司成為在業內有名的企業。

      我是19998月離開浙江大學催化研究所到大連化學物理研究所做博士后,合作導師是李燦院士,200111月出站。20009月,浙江師范大學成立了物理化學研究所,聘請萬惠霖院士擔任所長。我在2000年底把人事關系遷到了浙江師范大學,正式成為浙江師范大學員工。200110月博士后出站,大連化學物理研究所給了我一個研究員資格。

      經過李燦老師推薦,20022月去了日本北九州市立大學,到藤元(Fujimoto)教授課題組,跟隨黎曉紅教授,開展FT合成制異構烴的研究,20034月回到浙江師范大學。

      1999-2011年期間,重點開展二氧化鈰固溶體的氧缺位、催化劑的一氧化碳和甲烷氧化活性位的基礎研究。雖然沒有開展VOCs催化劑產業化工作,但是依然有很多環保設備企業咨詢我各種各樣催化燃燒過程出現的問題,有些催化劑生產企業也會咨詢我一些催化劑生產過程碰到的問題,經常幫助催化劑生產企業做一些催化劑性能測試工作。

      直到2012年,通過我的研究生牽線搭橋認識了浙江時代汽車零部件有限公司,開始與浙江時代汽車零部件公司合作開發汽車尾氣催化劑。研發工作進行了一年,浙江時代汽車零部件公司不再繼續汽車尾氣催化劑項目,合作也終止了。不過這次合作,使得我對蜂窩催化劑制備有了更加深刻的認識,為后期的VOCs工業化生產奠定了很好的基礎。

      我從2003年開始與巨化集團公司合作開展制冷劑合成催化劑研究,做過很多合作項目,在制冷劑合成催化劑領域承擔過兩項國家自然科學基金,到2012年,經歷10年研究,在制冷劑催化劑行業也有了一定的影響。大約在2012年后,我與巨化集團公司的合作慢慢淡化。也就是那一年,香港理文集團在蘇州的公司要與我合作做制冷劑催化劑,為了方便合作,鼓動我注冊一家公司。當時,我所在浙江師范大學物理化學研究所也發生了一些讓人不開心的事情,沖動之下就注冊了公司--金華氟特催化科技有限公司。公司注冊了,然而與香港理文集團的合作沒有繼續,搞得我有點進退兩難。

      到了2013年,做催化燃燒環保設備多年的老朋友鼓勵我做VOCs催化劑,因此,走上了生產VOCs催化劑的道路。到2016年底,公司更名為金華鉑銳催化科技有限公司。我經常受邀參加VOCs培訓班、研修班,給學員講課,介紹催化劑和催化燃燒基本知識。在鉑銳催化公眾號里撰寫大量有關VOCs處理相關文章。通過公益性講座和公眾號不但介紹催化燃燒的知識,也推廣鉑銳催化。經過5年的努力,鉑銳催化在國內VOCs催化燃燒領域影響力逐年提升,有了一個良好的起步。20203月認定為浙江省科技型中小企業,同年6月認定為國家級科技型中小企業。

      個人總結:

      獲國家自然科學基金5項,省級科技獎勵二等獎1項、三等獎3項。研究成果在 J. Catal.、ACS Catal.、J. Phy. Chem. C、Appl. Catal. B等期刊發表學術論文300余篇,授權發明專利44件,出版專著和教材2部。

      感謝:杭州大學催化研究所,大連化學物理研究所503組,北九州市立大學藤元課題組,浙江師范大學環境催化課題組。



      羅孟飛 2019年元月初稿,20206月定稿



       
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