廢水中重金屬與砷的同步去除技術(shù)與裝置開發(fā)
目前重金屬及含砷廢水的處理是世界性難題,缺乏有效的處理技術(shù),盡管生物法、電解法、混凝、吸附、反滲透技術(shù)等能達到一定的處理效果,但存在處理成本過高、能耗大 、操作困難、易產(chǎn)生二次污染的問題,難以被企業(yè)接受。本項目針對混合重金屬廢水處理成本高、出水難達標的難題,基于納米鐵(nZVI)的核殼結(jié)構(gòu)理論,合成一種經(jīng)濟高效、協(xié)同去除廢水中多種金屬的高活性鐵基材料,即結(jié)構(gòu)態(tài)羥基活性亞鐵(SRF),具有大于傳統(tǒng)材料10000倍以上的比表面積和界面反應活性,它具有納米鐵的反應活性,但是克服了納米鐵昂貴的成本,對廢水中的重金屬離子具有高效網(wǎng)捕功能。但避免了表面鈍化、團聚帶來的nZVI活性降低、顆粒增大、反應效率低的問題。SRF是無毒、無害、無污染的綠色試劑,通過吸附、還原、共沉淀的方法去同步除水中的重金屬離子和砷,而且適用pH范圍廣,產(chǎn)泥量少,成本低。能廣泛適用于各類重金屬工業(yè)廢水處理(如冶金、電鍍、化工、電路板、皮革等行業(yè)產(chǎn)生的重金屬廢水),并有利于實現(xiàn)金屬資源化利用,具有較好的市場前景。 課題組相繼承擔國家級項目(863計劃項目3項、國家自然科學基金2項、國家科技支撐計劃2項)和省部級項目(上海市、教育部、江蘇省)二十余項,并獲得上海市技術(shù)發(fā)明一等獎一項,上海市技術(shù)發(fā)明二等獎一項,中國國際工業(yè)博覽會創(chuàng)新獎一項。目前擁有難降解工業(yè)廢水處理處理及相關領域發(fā)明專利十多項。課題組目前主要研究難降解工業(yè)廢水深度處理相關課題,在金屬廢水處理方面,已承擔自然科學基金項目“納米鐵殼層物種反應活性及原位礦物轉(zhuǎn)化同步除砷機制”。 市場前景: 近年來我國經(jīng)濟快速發(fā)展,工業(yè)布局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)沒有明顯改善,工業(yè)生產(chǎn)工藝、污染治理水平?jīng)]有有效提高,全國涉重金屬重點行業(yè)產(chǎn)能產(chǎn)量持續(xù)增加,重金屬污染物排放量(鉛除外)仍在增加,一些污染物排放量增幅還很大(汞增幅為26%)。我國重金屬污染較為嚴重,主要體現(xiàn)在以下兩個方面:一是重金屬污染物產(chǎn)生和排放量大,根據(jù)第一次全國污染源普查結(jié)果,2007年全國廢水中鉛、汞、鎘、鉻、砷等五種重金屬產(chǎn)生量為2.54萬噸,排放量近900(897.3)噸。大氣中上述五種重金屬污染物排放量約9500噸。列入國家危險廢物名錄中含上述五種重金屬的危險廢物產(chǎn)生量為1690萬噸。再一個是重金屬污染的危害是影響較為突出,重金屬土壤污染會導致農(nóng)作物中重金屬超標,從而影響人體健康;一些地方由于重金屬的大氣污染或水污染導致人體健康受到損害或威脅,對群眾健康造成了嚴重威脅。據(jù)統(tǒng)計,在2011年1到8月,全國發(fā)生了11起重金屬污染事件,對周邊生態(tài)環(huán)境的影響范圍之廣、對民眾生命健康的危害之大,引發(fā)了社會的高度關注。 環(huán)境污染事故的發(fā)生也多為工業(yè)污水事故,為了有效地改善水質(zhì),中國每年用于水資源保護項目的資金近千億元。傳統(tǒng)的水處理工藝很難滿足水處理方面的要求,新興的污水深度處理技術(shù)在價格與處理效率上存在一定的缺陷,開發(fā)成熟廉價的污水處理技術(shù)及其配套產(chǎn)業(yè)設備等具有廣闊的商業(yè)市場。目前市場上存在多種應用于工業(yè)金屬廢水處理的技術(shù)手段,深度處理技術(shù)種類多,沒有形成一種主導的技術(shù)手段,所以廢水深度處理領域具有強大的競爭優(yōu)勢。而且,重金屬廢水處理系統(tǒng)工藝復雜,運營成本高,廢水中重金屬含量超標,不能達標排放,排到環(huán)境中污染土壤和水源,有價值的金屬白白流失,難以回收,廢水處理產(chǎn)生的重金屬污泥成為危險廢棄物,處置要求嚴格花費高。因此,開發(fā)技術(shù)成熟、成本低廉的金屬廢水處理技術(shù)具有廣闊的應用市場,且市場需求大,進駐門檻低。本項目研發(fā)的多羥基亞鐵材料技術(shù),具有技術(shù)成熟,投資、運行成本低等優(yōu)勢,高效處理重金屬以及含砷廢水,廣泛適用于各類重金屬工業(yè)廢水處理,回收重金屬,實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟與清潔生產(chǎn),在重金屬廢水深度處理領域具有強大的競爭優(yōu)勢。
同濟大學
2021-04-11