段宁院士带领团队，打破发达国家将清洁生产作为环境管理工具的桎梏，坚持清洁生产共性关键工程技术和工程装备的研究开发。当前国内外数字化技术主流发展方向是做深做强物理信息的数字化，段院士团队另辟蹊径，创建了微观化学过程数字化技术，率先实现数字化技术在微观化学层面的应用。可显著提升工业行业数字化、智能化水平，在源头削减污染物方面显示了巨大的发展前景。

       该技术由3方面构成。一是实时监测仪，尖端监测仪器是制约我国工业行业高质量发展的卡脖子问题。国内外现有仪器均无法实现高浓度复杂工业液体直测。团队历时十余年研发成功实时监测仪，检测时间由国内外先进仪器的2-4小时缩短为本团队的30秒（15年前）、10秒（5年前）、3-5秒（现在），相对误差比国标低30-50%，测定浓度上限是国标的10余万倍。这是世界上唯一可实现高浓度复杂液相组分实时直测的仪器，美国知名公司多次要求合作研发，团队为坚持国有自主知识产权均予以婉拒。二是工业化学，现有化学反应基础理论普遍建立在纯组分、低浓度等理想条件下，对于多相多组分、高浓度的实际复杂工业液体，现有理论不再适用。流程工业是国民经济支柱产业，其工业生产总值占国民经济总产值的66%以上，团队首次在流程工业初步建立了工业化学理论与技术；三是泛量子网，从上个世纪美国人发明物联网技术以来，该技术只能传输肉眼可见的宏观物理信息，不能干预微观化学反应进行的速度和程度。团队研发成功国内外首个泛量子网，预计其推广应用将改变物联网、机器人、智能化等技术的格局。在工业企业中可实时收集多单元生产过程的离子、酸根基团、分子等微观化学信息和流速、温度等宏观物理信息，快速判断化学反应速度、程度和方向，推出以来倍受企业欢迎。上述成果在包括全国产能第三的多家铜冶炼、产能全球第二的化工染料等企业应用。获国家科技进步奖3项、省部级科技奖10余项，制修订清洁生产相关国家指导性文件10余项,获国际国内发明专利39项、软著3件，出版论著和论文等成果180余项。

1. 同济大学中央高校基本科研业务费专项资金（项目），22120220166，电解锌湿法冶炼过程多物种实时监测原理和方法，2022/03-2022/11，在研，负责人

2. 同济大学学科交叉联合攻关首批示范（项目），铜冶炼污酸沉淀处理过程砷的监测原理与方法研究，2021/03-2021/11，结题，副组长

3. 国家水体污染控制与治理科技重大专项（独立课题），2017ZX07402004，重点行业水污染全过程控制术集成与工程实证，2017/01-2021/06年，结题，联合技术负责人

4. 国家重点研发计划大气污染成因与控制研究专项（课题），2017YFC0210402，有色冶金污染因子转化与大气污染物源头减量技术，2017/07-2020/12，结题，负责人

5. 国家自然科学基金（面上项目），41673114，锌电解过程槽面废气中含酸含重金属颗粒物及前体物的释放与形成机理，2017/01-2020/12，结题，负责人

6. 工信部绿色制造系统集成项目（课题），2018272-1，低菌化小麦制粉过程关键污染因子实时识别初步技术研究，2018/01-2020/12，结题，负责人

7. 国家科技部科技支撑计划（子课题），2012BAF03B03-002，6.5万吨/年电解锰陈化液胶体化过程稳态金属离子实时观测技术平台，2012/01-2015/12，结题，负责人

8. 国家科技部科技支撑计划（子课题），2012BAF03B03-003，1.5万吨电解锰/年电解流程重金属污染削减移动平台，2012/01-2015/12，结题，负责人

9. 国家水体污染控制与治理科技重大专项（课题），2010ZX07212-006，锰锌湿法冶金行业重金属水污染过程减排成套工艺平台，2011/01-2015/12，结题，主持

10. 湖南省重金属污染防治省级专项资金（项目），20000吨电解锌/年电解过程重金属水污染物智能化源削减成套装备升级改造项目，2016/04-2017/12，结题，负责人

1. 同济大学中央高校基本科研业务费专项资金（项目），22120220166，电解锌湿法冶炼过程多物种实时监测原理和方法，2022/03-2022/11，在研，负责人

2. 同济大学学科交叉联合攻关首批示范（项目），铜冶炼污酸沉淀处理过程砷的监测原理与方法研究，2021/03-2021/11，结题，副组长

3. 国家水体污染控制与治理科技重大专项（独立课题），2017ZX07402004，重点行业水污染全过程控制术集成与工程实证，2017/01-2021/06年，结题，联合技术负责人

4. 国家重点研发计划大气污染成因与控制研究专项（课题），2017YFC0210402，有色冶金污染因子转化与大气污染物源头减量技术，2017/07-2020/12，结题，负责人

5. 国家自然科学基金（面上项目），41673114，锌电解过程槽面废气中含酸含重金属颗粒物及前体物的释放与形成机理，2017/01-2020/12，结题，负责人

6. 工信部绿色制造系统集成项目（课题），2018272-1，低菌化小麦制粉过程关键污染因子实时识别初步技术研究，2018/01-2020/12，结题，负责人

7. 国家科技部科技支撑计划（子课题），2012BAF03B03-002，6.5万吨/年电解锰陈化液胶体化过程稳态金属离子实时观测技术平台，2012/01-2015/12，结题，负责人

8. 国家科技部科技支撑计划（子课题），2012BAF03B03-003，1.5万吨电解锰/年电解流程重金属污染削减移动平台，2012/01-2015/12，结题，负责人

9. 国家水体污染控制与治理科技重大专项（课题），2010ZX07212-006，锰锌湿法冶金行业重金属水污染过程减排成套工艺平台，2011/01-2015/12，结题，主持

10. 湖南省重金属污染防治省级专项资金（项目），20000吨电解锌/年电解过程重金属水污染物智能化源削减成套装备升级改造项目，2016/04-2017/12，结题，负责人

1、创新高盐液体光谱分析方法、光学结构和关键器件，研发成功原价态原形态原相态实时直测仪。铜冶炼工业液体含砷达20000mg/L、铜达40000mg/L，国内外技术无法监测物种真实价态、形态和相态，时间长达2-4h，企业资源损失重、危废产生量大。摒弃分析化学沿用两百多年的朗伯比尔定律，首次提出直测高浓度液体的波长浓度法，研发的实时直测仪监测时间＜10秒，相对误差低国标1/3，解决了企业生产难题。

2、揭示实际反应与理论计算偏离的微观化学机制，构建首个流程工业感知和操控化学微粒的离子网。污染物产生量和毒性取决于微观反应过程进行效率和质量，一个单元化学反应对设计参数的偏离及其产生的污染通过传递、叠加等在全流程中放大，但目前物联网技术只能处理宏观物理信息。构建干预微观化学过程离子网技术，调控液体流量和流动时间、药剂投量和反应时间等，削减铜冶炼污酸药剂过量导致的危废产生量50%。

3、原创电解过程多物理场重组技术，精准调控膜层结构和晶型，研发出首台阳极制膜封铅机。湿法电解大量采用含铅99%以上的阳极。我国电锌行业每年铅腐蚀超10万吨，产生30万吨阳极泥危废，治理成本达70多亿元。揭示阳极反应驱动铅腐蚀与危废产生机制，研发的封铅机将传统疏松多孔、以α-MnO2为主的泥层调控为致密连续、γ-MnO2为主的30μm柔性膜层，较企业技术减少铅腐蚀≥50%、危废≥60%。