采用新型吸附光催化剂修复受污染的地下水和土壤

单位名称: 联系人:李璠 联系方式:020-81300187 邮箱:cnesc@126.com 地址:美国
所属地域
广东省
专业领域
节能环保
专利状态
已申请专利
成果权属
本人
项目阶段
研制阶段
合作方式
股权投资
合作方拟投入资金
≤100万元

详细介绍

人类进入21世纪后,全球范围的经济高速发展不仅为人类的生活带来了翻天覆地的变革,同时也带来了人类有史以来范围最广、影响最深刻的危机—环境危机。人们在享受着丰富的物质文明同时,也在承受着环境污染带来的巨大风险。近年来,以药物及个人护理品(Pharmaceutical and Personal Care Products,包括各类抗生素、人工合成麝香、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药、发胶、染发剂和杀菌剂等)和全氟/多氟烷基物质(Per-and Polyfluoroalkyl Substances,包括消防灭火泡沫、去污剂、聚四氟乙烯材料等)为代表的持久性有机污染物(Persistent organic pollutants)愈发引起人们的重视。与传统有机污染物相比,此类污染物有难降解,浓度低但毒性高且危害大的特点,有着极大的致癌风险。此类污染物对孕妇及新生儿危害更大,轻者引发脱发腹泻等症状,重者导致畸形发育和智商受损。传统的水土处理工艺(例如活性污泥法、土壤的生物修复法)很难有效的去除此类污染物。使用树脂、活性炭、滤膜、超滤等吸附过滤技术又将使人们面对高昂的成本,进而严重影响社会整体的经济效益。针对此困局,我们提出了利用廉价的光能对已经严重污染的水体和土壤进行修复治理的假设,并在此基础上开发出了一套行之有效的实施方案。首先,我们使用活性炭、P25以及其他掺杂物合成了一种新型材料。此材料结构类似鸟巢,以大颗粒活性炭为核心,表面为炭微粒(直接约10纳米的球体)与钛酸盐纳米管(长约20—50纳米,内径4—8纳米,壁厚3纳米的中空柱状结构)的间杂结构。其次,我们为此材料设计了一套小型反应器。反应器总体上由两个区域组成,受污染水体进入第一个反应区域,与我们研发的新型材料接触,材料快速吸附污染物。在利用重力将材料与净化后的水分离后,将水排放回原水体,材料转移到第二个反应区域进行光催化再生;在第二个反应区域内,我们利用UV光源或者太阳光激发材料,产生光生空穴与光生电子。光生空穴与电子对有极强的氧化还原能力,也可产生大量强氧化还原能力的自由基,进而攻击已经富集在材料表面的污染物,将污染物降解的同时,将材料再生,使材料恢复原始的吸附能力。最后,再生的材料被送回到第一个反应区域回用,达到循环利用的目的。总体而言,本项目通过使用一种有吸附性能,同时兼具光催化能力的材料,利用“富集—降解—再生”的核心理念,从而实现高效率、低成本、低能耗、低环境压力的可持续的水土修复目标。