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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 用于微波水處理的鐵碳復(fù)合納米催化劑及其制備方法
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 在微波條件下，我們用核殼結(jié)構(gòu)的鐵納米線，常見(jiàn)的碳納米管以及粘合劑制成納米復(fù)合催化劑（Fe@Fe2O3/CNTs/PTFE），來(lái)有效地處理難降解染料或污水。
- 詳細(xì)介紹：
- 對(duì)于一些紡織染料和其它工業(yè)廢水的有機(jī)大分子，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，難降解，常規(guī)的生物處理方法在某些時(shí)候工作效率很低。我們用核殼結(jié)構(gòu)的鐵納米線，常見(jiàn)的碳納米管以及粘合劑制成納米復(fù)合催化劑（Fe@Fe2O3/CNTs/PTFE）來(lái)處理難降解染料或污水。由于催化劑鐵、碳之間會(huì)產(chǎn)生微電極，在微波場(chǎng)的作用下電子會(huì)迅速轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生大量的羥基自由基，大大提高降解效率。本專利技術(shù)的關(guān)鍵就是催化劑配合微波使用來(lái)降解污染物。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 由于催化劑鐵、碳之間會(huì)產(chǎn)生微電極，在微波場(chǎng)的作用下電子會(huì)迅速轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生大量的羥基自由基，大大提高降解效率。本專利技術(shù)的關(guān)鍵就是催化劑配合微波使用來(lái)降解污染物。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前，工業(yè)污水的處理方法主要有生化方法和物化方法，本作品的應(yīng)用屬于物理化學(xué)方法中的化學(xué)氧化，先進(jìn)的微波水處理技術(shù)，重復(fù)使用行強(qiáng)，使用方便，節(jié)能高效，無(wú)二次污染，基建投資省、運(yùn)行費(fèi)用低，處理后水質(zhì)好。 配合微波水處理技術(shù)應(yīng)用于新建污水處理廠無(wú)論從技術(shù)還是從經(jīng)濟(jì)上考慮都是可行的，在降低了投資總額的前提下，處理后廢水出水水質(zhì)大大提高，可作為沖洗或綠化用水直接使用。經(jīng)濟(jì)性是傳統(tǒng)性污泥法無(wú)法比擬的。而且微波的可控性強(qiáng)，易于調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)廢水水質(zhì)水量的變化適應(yīng)性強(qiáng)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2008年6月，武漢大學(xué)，湖北省首屆大學(xué)生化學(xué)學(xué)術(shù)創(chuàng)新成果報(bào)告會(huì)一等獎(jiǎng) 2009年6月，華中師范大學(xué)，校優(yōu)秀科研成果一等獎(jiǎng) 2011年4月，華中師范大學(xué)，第九屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng) 本研究已于2009年8月獲得國(guó)家專利授權(quán) 本研究相關(guān)內(nèi)容已撰寫(xiě)成英文文章并已被SCI收錄的雜志J. Phys. Chem. C接受發(fā)表。影響因子4.0左右。
作品所處階段
- 已授權(quán)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 圖片，實(shí)物
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品的應(yīng)用主要針對(duì)濃度高、難降解、公司的工業(yè)污水，屬于物理化學(xué)方法中的化學(xué)氧化。先進(jìn)的微波水處理技術(shù)，使用方便，節(jié)能高效，無(wú)二次污染，基建投資省、運(yùn)行費(fèi)用低，處理后水質(zhì)好，簡(jiǎn)便的生產(chǎn)工藝和使用方法，重復(fù)使用行強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，明顯區(qū)別過(guò)去傳統(tǒng)污水凈化產(chǎn)品，這些讓我們看到了該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于污水處理無(wú)論從技術(shù)還是從經(jīng)濟(jì)上都具有一定的可行性。逐年遞增的污水排放量在向我們宣示水危機(jī)的同時(shí)也讓我們看到了一個(gè)巨大的市場(chǎng)。由此可見(jiàn)，該項(xiàng)高效環(huán)保處理污水產(chǎn)品完全是在一個(gè)合乎市場(chǎng)需求情況下出現(xiàn)的，將會(huì)有一個(gè)巨大的市場(chǎng)潛力和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 目前國(guó)內(nèi)外通用的污水處理技術(shù)主要采用的是生物技術(shù)處理方式，運(yùn)行狀況不夠理想，許多方面還有待完善。 活性污泥法是目前應(yīng)用最廣泛的污水好氧生物處理技術(shù)。盡管程序簡(jiǎn)單，設(shè)備要求不高，但是它要求污水中要含有足夠的可溶性，易分解的有機(jī)物，而且污泥混合液中要有足夠的溶解氧，另外要保證活性污泥連續(xù)回流，排除剩余污泥，否則出水的TP會(huì)很高，加大了工作量。此外這種方法還要考慮到活性污泥處理系統(tǒng)過(guò)程中的影響因素（如溶解氧，水溫，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，pH值，抑制物質(zhì)，有機(jī)負(fù)荷率等），因而在許多場(chǎng)合不能很好起到污水處理的功能。 生物膜法和活性污泥法一樣，同屬生物處理方法。但活性污泥法是依靠曝氣池中懸浮流動(dòng)著的活性污泥來(lái)分解有機(jī)物的，而生物膜法則上要依靠固著于載體表面的微生物膜來(lái)凈化有機(jī)物。雖然它不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，運(yùn)轉(zhuǎn)管理較方便，但由于載體材料的比表面積小，故設(shè)備容積負(fù)荷有限，空間效率較低。國(guó)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在處理城市污水時(shí)，采用生物膜法處理廠的處理效率比活性污泥法處理廠略低。 厭氧生物處理是利用厭氧性微生物的代謝特性，在無(wú)需提供外源能量的條件下，以被還原有機(jī)物作為受氫體，同時(shí)產(chǎn)生有能源價(jià)值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機(jī)廢水，也可適用于低濃度有機(jī)廢水，包括城市廢水。但是該方法工藝的穩(wěn)定性和高效性很大程度上取決于生成具有優(yōu)良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。如果反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現(xiàn)污泥上浮流失，使厭氧污泥床不能在較高的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行，可見(jiàn)該方法的耐沖擊力稍差。 氧化塘法廢水處理方法同時(shí)可以進(jìn)行好氧和厭氧性分解作用和光合作用,三種作用互相影響，簡(jiǎn)單易行，處理效果好，能耗低，易管理，費(fèi)用低。但是氧化塘對(duì)溫度、pH等條件要求很高，所以也不是處理污水最理想的選擇。 從實(shí)際應(yīng)用考慮，工業(yè)污水處理需要效果更好的和標(biāo)準(zhǔn)的定型方法，它應(yīng)該具備多種功能，有抗擊各種污染和外界環(huán)境條件的能力，并能高效率低成本運(yùn)行。為此，我們制備了鐵碳納米復(fù)合催化劑材料在微波場(chǎng)中來(lái)快速有效地處理高濃度難降解的污水。
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