「成果推薦」五元錢,十分鐘,污水變凈水可能嗎?

來源:礦冶園    2019/6/19 6:50:09
責任編輯:李平
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“我們的技術處理一噸印染污水的成本約為5元,傳統技術約為17元,而且我們處理后的水質可達到1級排放A標準。”提起此次獲得第三屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽全國總決賽銀獎的“活性氧(Reac-O2)污水處理劑”技術時,西南石油大學石油與天然氣工程學院2017級博士生石晛這樣描述道。

研究始于一次偶然?

一次現場實習時,石晛看到一只鳥喝了一口污水儲存池的水就直接死掉了。這次偶然令石晛一頭扎進了污水凈化處理的研究中。他深知油田要增產,但是不該以犧牲環境為代價。

目前污水治理采用的方法多為物化法、生化法等,基本屬于末端治理,即先污染后治理。從處理效果來看,不但無法解決環境污染問題,甚至可能造成二次污染,導致環境進一步惡化。從處理過程來看,成本高昂且程序繁瑣復雜,耗時長。

怎樣才能既提高凈化能力,又能降低污水處理成本呢?石晛帶領團隊開始了攻關。在一次閱讀交叉學科文獻時,石晛發現了光催化這種新興技術。“隨著社會的發展,可持續發展與綠色發展是永恒的話題,那何不嘗試以光催化為落腳點開展研究工作呢?”石晛找到了污水處理研究的突破口。

二氧化鈦

光催化技術是日本科學家發現的,二氧化鈦是他們最早開始使用的光催化劑,也是目前應用最廣的光催化劑。它在紫外光的輻照下能夠發生光反應,進而與污水中的有機污染物發生反應,從而達到凈化污水的目的。但是太陽光能量中紫外光部分僅占4%,而二氧化鈦不能響應的可見光部分占43%。處理成本因可見光的不能響應大大提高,阻礙了二氧化鈦的大規模工業化應用。

為了找到能夠響應可見光的催化劑,石晛帶著團隊成員沒日沒夜地查文獻、找資料、做實驗。功夫不負有心人,經過不斷的嘗試、失敗與自我否定,他們終于找到了一種新興的能夠響應可見光的催化劑——鉍基光催化劑。這種材料的催化劑在可見光的照射下就可發生光反應過程,大大降低了能源成本。

“活性氧(Reac-O2)污水處理劑”為何如此神奇?

科研路上一山放過一山攔,響應可見光催化劑的發現并不意味著最后的成功,如何提高鉍基光催化劑的光利用率成為擺在石晛及團隊成員面前的又一難題。

由于此前沒有多少人研究,可供參考的文獻少,團隊成員們只能自己反復地試驗。他們通過大量使用不同的溶劑、反應溫度、反應時間等,逐一進行排查,慢慢探索合成樣品,探究在何種條件下催化劑的光利用率最大、效果最好,分析優勢,發現弊端,并逐一攻克。

就這樣,歷時四個多月,經過數千次的實驗、對比,石晛帶領團隊終于合成出了一種光利用率高、性能穩定、成本低的催化劑:Reac-O2污水處理劑。

“在太陽光的激發下,活性氧物種會在處理劑的作用下產生,活性氧物種可以無選擇性地降解水中任何有機污染物。”石晛介紹道,“普通處理劑需要經過一個小時完成進化的污水,使用 Reac-O2 污水處理劑十分鐘就能完成進化,且其作用遠遠高于普通處理劑。”

據介紹,催化劑還可循環利用,Reac- O2 污水處理劑可重復循環使用至少30 次,且有機毒物降解效率仍可達到85%,具有很高的穩定性及可循環利用性,大大降低了處理成本。

“神奇”的技術前景如何?

比賽中,很多專家用“神奇”來描述此項技術。目前,這項技術已經走出了實驗室,走向了市場。項目先后與成都兩家公司達成總計2500萬的合作意向,并逐步打開印染污水和油田污水的市場,“預計在 2 年內打開全國生活、工業污水處理市場。”

為拓展項目產品的應用范圍及普適性,塊狀材料適合設備已成形的污水處理廠,而涂料以及研發的污水處理裝置適合新建污水處理廠以及印染企業直接使用,印染企業可以直接在企業內形成水循環系統,大大節約用水量,降低用水成本。

這項最初并不被看好的項目,最終卻成為了一匹黑馬,讓“五元錢,十分鐘,污水變凈水”成為了現實。

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