基本信息
- 項目名稱：
- 一種“以廢治廢”的環(huán)境污染綜合治理方案設計
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 該方案首次設計將石英砂礦經超聲波草酸浸漬處理后得到的浸出液與模擬染料廢水或印染廢水相混合，并輔以可見光光照，使混合液有效脫色降解，實現(xiàn)對污染物的綜合治理；同時，提出精制石英砂礦與印染廢水綜合治理的工藝流程，為相關企業(yè)實現(xiàn)清潔生產提供新思路。
- 詳細介紹：
- 圖1是我們配制的草酸溶液，圖2是沙縣盛產的石英砂礦原樣。從圖中我們可以看出石英砂礦顏色偏紅、白度也不高，這是因為其含鐵量超標，因此在利用上受到限制。我們最初的研究目標是幫助企業(yè)解決石英砂除鐵這個難題，我們在查閱資料時發(fā)現(xiàn)用草酸可以除鐵，于是，我們嘗試著用草酸浸漬輔助超聲波處理的方法處理石英砂。 處理完后（圖4），發(fā)現(xiàn)石英砂的白度增加了，鐵含量從592mg/kg降到了177mg/kg，說明了超聲波草酸浸漬處理法對石英砂的除鐵效果非常好。超聲波草酸浸漬處理后的石英砂經X射線衍射后，其特征衍射峰位置及強度與石英的標準譜圖相一致，說明該處理方法不會破壞樣品的晶相結構。同時，在譜圖中并未出現(xiàn)鐵的衍射峰，這是由于經超聲波草酸浸漬處理后的樣品中鐵含量很低，在石英砂表面均勻分散，所以沒有出現(xiàn)衍射峰。 但我們發(fā)現(xiàn)草酸浸出液（圖3）對比原來的草酸溶液（圖1）很渾濁，這是因為草酸和鐵反應形成的可溶性絡合物三草酸合鐵（Ⅲ）絡合物。然而這會對環(huán)境造成污染，那該怎么辦呢？于是，我們就思考。 在很偶然的一次實驗中，我們將這種個浸出液與實驗室中其他研究組正在使用的亞甲基藍染料溶液相混合，結果發(fā)現(xiàn)染料溶液的顏色居然明顯褪去！這個發(fā)現(xiàn)，引起了我們的濃厚興趣和極大地關注！我們思考：不久前，電視節(jié)目中還曝光了現(xiàn)在的印染行業(yè)有大量的印染廢水排出，造成環(huán)境污染，我們這一發(fā)現(xiàn)豈不正好可以緩解這個難題？ 于是我們在實驗室配制模擬染料廢水---亞甲基藍和甲基紫（圖5），并將模擬染料廢水和浸出液（圖3）進行簡單混合后。（圖6、圖7）發(fā)現(xiàn)亞甲基藍和甲基紫的顏色都變淺了，甲基紫幾乎已完全脫色（圖6）；而亞甲基藍再經光照后顏色就更淺了（圖8）。用重鉻酸鉀法測定混合液（圖8）的化學需氧量，其CODCr值從609.0mg/L降到了168.4mg/L。再將混合液用紫外可見分光光度計分析后，發(fā)現(xiàn)其吸光度大大降低，說明石英砂除鐵浸出液對染料具有明顯的脫色作用！ 綜上所述，我們的設計方案不僅可避免石英砂礦提純時產生的浸出液對環(huán)境造成的污染，而且還實現(xiàn)了對染料廢水的有效治理，是一種符合當前我國所倡導的“節(jié)能減排，清潔生產”環(huán)保理念的全新治理技術。后續(xù)與該設計方案有關的染料脫色機理及其方案的推廣應用工作已在進行中。 注：圖見附加材料
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 作品針對當前亟待解決的水環(huán)境污染問題，提出一種“以廢治廢”的綜合治理方案，并闡述方案的合理性。 該方案首次設計將石英砂礦經超聲波草酸浸漬處理后得到的浸出液與模擬染料廢水或印染廢水相混合，并輔以可見光光照，使混合液有效脫色降解，實現(xiàn)對污染物的綜合治理；同時，提出精制石英砂礦與印染廢水綜合治理的工藝流程，為相關企業(yè)實現(xiàn)清潔生產提供新思路。
科學性、先進性
- 項目作品首次設計了一種將超聲波草酸浸漬石英砂礦除雜時產生的浸出液與模擬染料溶液相混合的綜合治理方案，即：利用浸出液中固有的可溶性絡合物三草酸合鐵(Ⅲ)絡合物，實現(xiàn)對染料分子的高效脫色；同時結合光催化Fenton技術，進一步降低染料廢水的CODCr值，使廢水實現(xiàn)達標排放或循環(huán)回用。該設計方案不僅可避免石英砂礦提純時產生的浸出液對環(huán)境造成的污染，而且還實現(xiàn)了對印染企業(yè)排污廢水的有效治理，是一種符合當前我國所倡導的“節(jié)能減排，清潔生產”環(huán)保理念的全新治理技術。
獲獎情況及鑒定結果
- 2011年4月3日作品獲寧德師范學院首屆大學生課外科技作品競賽“入圍獎”。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 合作開發(fā)
作品可展示的形式
- 圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 作品設計方案采用超聲波提純石英砂，工藝流程短，操作簡單，操作人員無需專門培訓，且占地面積少，投資省，見效快，有望實現(xiàn)規(guī)?；a，市場前景廣闊，經濟效益顯著。該研究成果對推行“以廢治廢”，實現(xiàn)“節(jié)能減排”具有重要的參考價值。
同類課題研究水平概述
- 該作品屬方案設計類，從選題、實驗流程、成果驗證都來源于日常生活和學校平時的化學實驗內容，能關注企業(yè)生產中的技術難題，挖掘現(xiàn)實生活中存在的環(huán)境污染問題，并將二者有機地貫通起來，這也是該作品的亮點。 作品的設計初衷是解決石英砂礦企業(yè)提出的除鐵提純、對染料廢水的脫色處理，申請者通過廣泛查閱國內外文獻，從當前已經相當成熟的除鐵方法中選擇了草酸除鐵的方法，并輔以超聲波處理的除雜工藝，使得除鐵效率大為提高；同時，調研染料廢水的治理方法，原創(chuàng)性地提出綜合利用所得浸出液中富含的鐵物種對染料進行脫色降解，而后者的技術原理在有關文獻的報道中已是相當成熟的研究。綜上所述，該設計方案是正確、可行的。
