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五元钱,十分钟,污水变净水可能吗?

发布日期:2019-07-19 作者: 点击:

“我们的技术处理一吨印染污水的成本约为5元,传统技术约为17元,而且我们处理后的水质可达到1级排放A标准。”提起此次获得第三届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛银奖的“活性氧(Reac-O2)污水处理剂”技术时,西南石油大学石油与天然气工程学院2017级博士生石晛这样描述道。


研究始于一次偶然?


一次现场实习时,石晛看到一只鸟喝了一口污水储存池的水就直接死掉了。这次偶然令石晛一头扎进了污水净化处理的研究中。他深知油田要增产,但是不该以牺牲环境为代价。


目前污水治理采用的方法多为物化法、生化法等,基本属于末端治理,即先污染后治理。从处理效果来看,不但无法解决环境污染问题,甚至可能造成二次污染,导致环境进一步恶化。从处理过程来看,成本高昂且程序繁琐复杂,耗时长。


怎样才能既提高净化能力,又能降低污水处理成本呢?石晛带领团队开始了攻关。在一次阅读交叉学科文献时,石晛发现了光催化这种新兴技术。“随着社会的发展,可持续发展与绿色发展是永恒的话题,那何不尝试以光催化为落脚点开展研究工作呢?”石晛找到了污水处理研究的突破口。


二氧化钛

光催化技术是日本科学家发现的,二氧化钛是他们最早开始使用的光催化剂,也是目前应用最广的光催化剂。它在紫外光的辐照下能够发生光反应,进而与污水中的有机污染物发生反应,从而达到净化污水的目的。但是太阳光能量中紫外光部分仅占4%,而二氧化钛不能响应的可见光部分占43%。处理成本因可见光的不能响应大大提高,阻碍了二氧化钛的大规模工业化应用。


为了找到能够响应可见光的催化剂,石晛带着团队成员没日没夜地查文献、找资料、做实验。功夫不负有心人,经过不断的尝试、失败与自我否定,他们终于找到了一种新兴的能够响应可见光的催化剂——铋基光催化剂。这种材料的催化剂在可见光的照射下就可发生光反应过程,大大降低了能源成本。


“活性氧(Reac-O2)污水处理剂”为何如此神奇?


科研路上一山放过一山拦,响应可见光催化剂的发现并不意味着最后的成功,如何提高铋基光催化剂的光利用率成为摆在石晛及团队成员面前的又一难题。


由于此前没有多少人研究,可供参考的文献少,团队成员们只能自己反复地试验。他们通过大量使用不同的溶剂、反应温度、反应时间等,逐一进行排查,慢慢探索合成样品,探究在何种条件下催化剂的光利用率最大、效果最好,分析优势,发现弊端,并逐一攻克。



就这样,历时四个多月,经过数千次的实验、对比,石晛带领团队终于合成出了一种光利用率高、性能稳定、成本低的催化剂:Reac-O2污水处理剂。


“在太阳光的激发下,活性氧物种会在处理剂的作用下产生,活性氧物种可以无选择性地降解水中任何有机污染物。”石晛介绍道,“普通处理剂需要经过一个小时完成进化的污水,使用 Reac-O2 污水处理剂十分钟就能完成进化,且其作用远远高于普通处理剂。”


据介绍,催化剂还可循环利用,Reac- O2 污水处理剂可重复循环使用至少30 次,且有机毒物降解效率仍可达到85%,具有很高的稳定性及可循环利用性,大大降低了处理成本。


“神奇”的技术前景如何?


比赛中,很多专家用“神奇”来描述此项技术。目前,这项技术已经走出了实验室,走向了市场。项目先后与成都两家公司达成总计2500万的合作意向,并逐步打开印染污水和油田污水的市场,“预计在 2 年内打开全国生活、工业污水处理市场。”


为拓展项目产品的应用范围及普适性,块状材料适合设备已成形的污水处理厂,而涂料以及研发的污水处理装置适合新建污水处理厂以及印染企业直接使用,印染企业可以直接在企业内形成水循环系统,大大节约用水量,降低用水成本。


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