在“双碳”战略的推动下，环境治理与产业升级的协同发展已成为国家战略的核心。我国各产业正在通过能源转型、技术创新和绿色制造等途径，迈向高质量发展。作为战略性新兴产业，集成电路、新能源和材料化工正在迅速发展，它们同样需要技术创新和绿色生产方式的支持。随着科技的不断进步，芯片产业已经成为国家科技创新与产业发展战略的关键一环。然而，电子级硫酸作为芯片制造的核心原料，其高纯度需求与废酸处理难题却成为制约行业可持续发展的“卡脖子”环节。现如今，新能源和材料化工产业对清洁工艺的需求，也呼唤对环境工程的革新。这些无疑对领域内的科技创新提出了重大挑战。

与当下需求同行，走绿色创新发展之路，这是张乐华教授从事科研工作的准则。从黄浦江畔的实验室，到雪域南极的科考船；从芯片工厂的废水管线，到沙漠化地区的生态修复现场，深耕环境电化学与资源化技术二十余载，以“无药剂”“智慧化”为核心，研发出一系列绿色环保装备，破解了集成电路、新能源和材料化工等领域的高污染、高能耗困局。多年来，主持国家战略研究计划、国家自然科学基金、上海市科委、企业产学研等相关项目30多项。在国内外期刊发表学术论文130多篇，其中SCI期刊80多篇，授权专利17项。获得“上海市浦江学者”“武汉光谷3551人才计划”“新疆天池英才”等荣誉。

破局集成电路 贡献“中国方案”

集成电路是信息时代的‘工业粮食’，而电子级硫酸作为芯片制造的核心化学品，其纯度直接影响半导体产品的良品率。长期以来，我国高端电子级硫酸依赖进口，BV-Ⅳ、BV-Ⅴ级产品几乎被德、日、美垄断。与此同时，芯片生产过程中产生的废硫酸处理成本高、污染风险大，成为制约行业发展的痛点。团队科研攻关中发现：芯片制造中，电子级硫酸的纯度需达到“五个9”（99.999%），而废酸处理成本高、回用难是我们不可逾越的难关。聚焦这一痛点，提出了“悬浮冷冻结晶-氧化还原协同纯化”技术，在实现废酸资源化闭环的路上持续耕耘。

鉴于传统废酸处理依赖中和、蒸发等工艺存在能耗高且易产生二次污染的现状，团队创新性地将低温悬浮结晶与氧化还原反应结合。通过精准控温，使废酸中的水分冻结分离，浓缩硫酸溶液，同时利用冰晶生长排斥杂质，提升纯度；引入双氧水等氧化剂，将重金属离子转化为易去除形态，进一步降低杂质含量。该技术可实现废酸提纯，纯度媲美进口产品，助力了国产芯片“绿色突围”。为实现技术规模化应用，开发了“电子级硫酸循环利用智能检测与调控平台”，集成实时监测、大数据分析与自适应调节功能。通过传感器网络与机器学习算法，系统可动态调整结晶温度、氧化剂投加量等参数，确保处理过程稳定高效。

赋能新能源，创新水处理技术与成套装备

随着科技的发展，如今新能源产业对清洁工艺的需求日益迫切。然而，传统水处理依赖化学药剂，易造成二次污染，这为发展清洁新能源造成了重大阻碍。环保技术的终极目标不是简单的污染治理，而是实现资源的循环利用。团队坚持用最绿色的方法，解决最棘手的污染问题，在石墨行业废硫酸、光伏银粉行业高氮废水等资源化利用方面取得进展。经过科研探索创新突破了多元催化电化学水处理技术与成套装备和冷冻浓缩高浓度难降解有机废水处理技术及成套装备，在高浓度废酸废水的零排放方面进行了持续的实践探索。

团队研发的多元催化电化学水处理技术与成套装备，具有特殊的水力学特性，四元催化剂、高效氧化还原作用，可以有效去除废水中有机物、硝态氮与氨氮，同时对有些废水还具有杀菌、脱色、除重金属离子的功能。因其结构紧凑，实现了装备小型化，占地面积小，建设快，无需设置复杂的加药系统，易于实现自动化。这套装备可以用于饮用水杀菌保鲜、高浓度废水预处理，也可以用于生化后深度处理。成功应用于我国极地考察船研发和设计的超低盐度条件下电化学饮用水杀菌保鲜装置、难生化工业废水深度处理、垃圾渗滤液处理等。此外，该装置还可应用于工业高盐废水的深度净化，去除微量COD与重金属离子，也可作为工业废盐资源化利用的高效、低成本预处理技术。

以典型高盐、高COD、难生物降解的工业废水为对象，团队展开对低温冷冻浓缩共结晶技术应用。他们综合考虑冷能利用效率、化合物回收率、投资费用、运行费用等多项经济技术指标，成功开发出了具有我国自主知识产权的高浓度高盐废水资源化处理和零排放关键技术与设备，并取得成功应用，其成功案例包括碳酸钠、硫酸钠、硫酸亚铁、树脂废水等。还成功应用于工业高盐废水的冷冻结晶、结晶纯化等过程，实现了高盐废水资源化利用以及工业废盐的提纯。（张乐华）