基本信息
- 项目名称：
- 一种“以废治废”的环境污染综合治理方案设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该方案首次设计将石英砂矿经超声波草酸浸渍处理后得到的浸出液与模拟染料废水或印染废水相混合，并辅以可见光光照，使混合液有效脱色降解，实现对污染物的综合治理；同时，提出精制石英砂矿与印染废水综合治理的工艺流程，为相关企业实现清洁生产提供新思路。
- 详细介绍：
- 图1是我们配制的草酸溶液，图2是沙县盛产的石英砂矿原样。从图中我们可以看出石英砂矿颜色偏红、白度也不高，这是因为其含铁量超标，因此在利用上受到限制。我们最初的研究目标是帮助企业解决石英砂除铁这个难题，我们在查阅资料时发现用草酸可以除铁，于是，我们尝试着用草酸浸渍辅助超声波处理的方法处理石英砂。 处理完后（图4），发现石英砂的白度增加了，铁含量从592mg/kg降到了177mg/kg，说明了超声波草酸浸渍处理法对石英砂的除铁效果非常好。超声波草酸浸渍处理后的石英砂经X射线衍射后，其特征衍射峰位置及强度与石英的标准谱图相一致，说明该处理方法不会破坏样品的晶相结构。同时，在谱图中并未出现铁的衍射峰，这是由于经超声波草酸浸渍处理后的样品中铁含量很低，在石英砂表面均匀分散，所以没有出现衍射峰。 但我们发现草酸浸出液（图3）对比原来的草酸溶液（图1）很浑浊，这是因为草酸和铁反应形成的可溶性络合物三草酸合铁（Ⅲ）络合物。然而这会对环境造成污染，那该怎么办呢？于是，我们就思考。 在很偶然的一次实验中，我们将这种个浸出液与实验室中其他研究组正在使用的亚甲基蓝染料溶液相混合，结果发现染料溶液的颜色居然明显褪去！这个发现，引起了我们的浓厚兴趣和极大地关注！我们思考：不久前，电视节目中还曝光了现在的印染行业有大量的印染废水排出，造成环境污染，我们这一发现岂不正好可以缓解这个难题？ 于是我们在实验室配制模拟染料废水---亚甲基蓝和甲基紫（图5），并将模拟染料废水和浸出液（图3）进行简单混合后。（图6、图7）发现亚甲基蓝和甲基紫的颜色都变浅了，甲基紫几乎已完全脱色（图6）；而亚甲基蓝再经光照后颜色就更浅了（图8）。用重铬酸钾法测定混合液（图8）的化学需氧量，其CODCr值从609.0mg/L降到了168.4mg/L。再将混合液用紫外可见分光光度计分析后，发现其吸光度大大降低，说明石英砂除铁浸出液对染料具有明显的脱色作用！ 综上所述，我们的设计方案不仅可避免石英砂矿提纯时产生的浸出液对环境造成的污染，而且还实现了对染料废水的有效治理，是一种符合当前我国所倡导的“节能减排，清洁生产”环保理念的全新治理技术。后续与该设计方案有关的染料脱色机理及其方案的推广应用工作已在进行中。 注：图见附加材料
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品针对当前亟待解决的水环境污染问题，提出一种“以废治废”的综合治理方案，并阐述方案的合理性。 该方案首次设计将石英砂矿经超声波草酸浸渍处理后得到的浸出液与模拟染料废水或印染废水相混合，并辅以可见光光照，使混合液有效脱色降解，实现对污染物的综合治理；同时，提出精制石英砂矿与印染废水综合治理的工艺流程，为相关企业实现清洁生产提供新思路。
科学性、先进性
- 项目作品首次设计了一种将超声波草酸浸渍石英砂矿除杂时产生的浸出液与模拟染料溶液相混合的综合治理方案，即：利用浸出液中固有的可溶性络合物三草酸合铁(Ⅲ)络合物，实现对染料分子的高效脱色；同时结合光催化Fenton技术，进一步降低染料废水的CODCr值，使废水实现达标排放或循环回用。该设计方案不仅可避免石英砂矿提纯时产生的浸出液对环境造成的污染，而且还实现了对印染企业排污废水的有效治理，是一种符合当前我国所倡导的“节能减排，清洁生产”环保理念的全新治理技术。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年4月3日作品获宁德师范学院首届大学生课外科技作品竞赛“入围奖”。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 合作开发
作品可展示的形式
- 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品设计方案采用超声波提纯石英砂，工艺流程短，操作简单，操作人员无需专门培训，且占地面积少，投资省，见效快，有望实现规模化生产，市场前景广阔，经济效益显著。该研究成果对推行“以废治废”，实现“节能减排”具有重要的参考价值。
同类课题研究水平概述
- 该作品属方案设计类，从选题、实验流程、成果验证都来源于日常生活和学校平时的化学实验内容，能关注企业生产中的技术难题，挖掘现实生活中存在的环境污染问题，并将二者有机地贯通起来，这也是该作品的亮点。 作品的设计初衷是解决石英砂矿企业提出的除铁提纯、对染料废水的脱色处理，申请者通过广泛查阅国内外文献，从当前已经相当成熟的除铁方法中选择了草酸除铁的方法，并辅以超声波处理的除杂工艺，使得除铁效率大为提高；同时，调研染料废水的治理方法，原创性地提出综合利用所得浸出液中富含的铁物种对染料进行脱色降解，而后者的技术原理在有关文献的报道中已是相当成熟的研究。综上所述，该设计方案是正确、可行的。
