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基本信息

項(xiàng)目名稱：
一種使用新型材料處理廢水的裝置
小類：
能源化工
簡介：
本裝置由玻璃儀器和PVC管組裝連接而成，結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、易于實(shí)現(xiàn)，可放大投入工業(yè)生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景及社會和經(jīng)濟(jì)效益，且已獲得實(shí)用新型專利批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號：ZL200820220807.6）。 該裝置將多孔微晶玻璃的過濾作用和復(fù)合顆粒（膨潤土與殼聚糖復(fù)合而成）的吸附作用結(jié)合起來，充分發(fā)揮過濾元件與吸附介質(zhì)的凈化能力，對工業(yè)廢水進(jìn)行深度除雜，達(dá)到高效率的凈化結(jié)果。另外，本裝置具有單獨(dú)過濾﹑單獨(dú)吸附及綜合過濾和吸附等多種功能，可以處理多種不同的工業(yè)廢水。同時(shí)本裝置所使用的過濾和吸附材料為我們創(chuàng)新小組自行研制，用于廢水處理具有低成本、高效率的優(yōu)點(diǎn)，并可單獨(dú)應(yīng)用于其他工業(yè)領(lǐng)域，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
詳細(xì)介紹：
本作品由過濾系統(tǒng)、吸附系統(tǒng)組成。其中多孔微晶玻璃因其內(nèi)部含有大量的貫通的、分布均勻的氣孔而作為過濾系統(tǒng)，通過這些氣孔的過濾作用去除廢水中的懸浮顆粒，然后再通過抽慮作用進(jìn)入盛有復(fù)合顆粒容器的吸附系統(tǒng)中，廢水中的有機(jī)物及重金屬離子即被復(fù)合顆粒吸附，從而完成整套的過濾吸附過程。 裝置通過多孔微晶玻璃的兩級過濾和復(fù)合顆粒的吸附，大大提高了廢水處理的效果。且所用材料的成本較低，來源廣泛，達(dá)到了廢物利用、節(jié)能減排的目的。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行平穩(wěn)，使用和維護(hù)都非常簡便，運(yùn)營成本低。可用于工業(yè)廢水的處理，如化工和生活用水過濾，水中有機(jī)物、重金屬離子的去除等。其小型裝置還可以凈化生活用水，除雜，抗菌，適合家庭使用。此外，它在其他相關(guān)領(lǐng)域也有所應(yīng)用，如醋酸、中草藥液、酒精等的脫色、凈化醫(yī)藥口服液用水等。 該裝置集高效率、低成本等特點(diǎn)于一身，具有很大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，必將擁有廣闊的市場前景。

作品圖片

  • 一種使用新型材料處理廢水的裝置
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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)

基本思路： 1.以粉煤灰、尾礦等工業(yè)廢渣為主要原料，制備出具有較高強(qiáng)度和耐侵蝕性的多孔微晶玻璃。 2.進(jìn)行工藝路線的探索，將膨潤土和殼聚糖復(fù)合制成具有最佳吸附效果的復(fù)合顆粒，形成復(fù)合效應(yīng)，提高吸附效果和穩(wěn)定性。 3.多孔微晶玻璃作為過濾材料可除去廢水中的懸浮顆粒，復(fù)合顆?？梢晕綇U水中的某些有機(jī)物及重金屬離子，將兩種材料有機(jī)地結(jié)合起來，開發(fā)出一種具有過濾與吸附雙重作用的廢水處理裝置。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.以尾礦、鋼渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣為主要原料制備多孔微晶玻璃用于廢水的過濾，強(qiáng)度高，成本低。 2.用獨(dú)特的工藝，將膨潤土與殼聚糖復(fù)合制成具有較好吸附效果的復(fù)合顆粒。工藝簡單，成本低。 3.將多孔微晶玻璃的過濾與復(fù)合顆粒的吸附有機(jī)地結(jié)合起來，開發(fā)出一種具有過濾與吸附雙重作用的廢水處理裝置。既提高了廢水處理的效果，又能廢物利用，減少排放。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.多孔微晶玻璃制備的工藝路線選擇和工藝條件的優(yōu)化。 2.膨潤土與殼聚糖復(fù)合工藝路線選擇和工藝條件的優(yōu)化。 3.膨潤土與殼聚糖配比的優(yōu)化。 4.廢水處理裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)與制作。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.多孔微晶玻璃的抗壓強(qiáng)度>8MPa； 2.滲透率2.5～20μm2； 3.復(fù)合顆粒對染料廢水的吸附率>98%； 4.廢水的凈化指標(biāo)：懸浮物<20mg/L；對染料廢水的吸附率>98%。

科學(xué)性、先進(jìn)性

科學(xué)性：1.多孔微晶玻璃的過濾是一種集吸附、表面過濾和深層過濾相結(jié)合的一種過濾方式?；谝?固，氣-固系統(tǒng)的過濾來講，其過濾機(jī)理主要為慣性沖撞、擴(kuò)散和截留。 2.殼聚糖溶解于有機(jī)酸之后顯正電性，而膨潤土顯負(fù)電荷性，二者易復(fù)合。該復(fù)合物顆粒具有多孔結(jié)構(gòu)的物理吸附和通過分子間的范德華力作用產(chǎn)生的多層吸附作用；殼聚糖分子鏈上剩余的活性基團(tuán)能跟污染物作用產(chǎn)生化學(xué)吸附；膨潤土層中的離子也可與水體中的離子發(fā)生離子交換吸附。 先進(jìn)性：1.采用工業(yè)廢渣做成的多孔微晶玻璃作為過濾材料具有強(qiáng)度高，耐高溫，耐腐蝕，同時(shí)可廢物利用，降低成本。 2．膨潤土可以增加殼聚糖的團(tuán)聚力，提高復(fù)合顆粒的硬度，從而可增加復(fù)合顆粒在水中的穩(wěn)定性；同時(shí)還能提高復(fù)合材料的密度，可使復(fù)合顆粒易從廢水中分離。相比于目前常用的活性炭吸附劑,復(fù)合顆粒還有價(jià)格低廉、來源廣泛、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)。 3.整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，使用和維護(hù)都簡便，運(yùn)營成本低，廢水處理的效率高。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

1.2009年5月獲河南省第三屆挑戰(zhàn)杯競賽省級一等獎(jiǎng)。 2.2009年4月獲XX大學(xué)節(jié)能減排科技競賽校級優(yōu)秀獎(jiǎng)。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

模型 現(xiàn)場演示

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

裝置的使用說明：本裝置由過濾系統(tǒng)、吸附系統(tǒng)組成。廢水通過由多孔微晶玻璃組成的過濾系統(tǒng)除去顆粒狀雜質(zhì)后進(jìn)入由復(fù)合顆粒組成的吸附系統(tǒng)除去某些有機(jī)物及重金屬離子得到凈化。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢：通過多孔微晶玻璃的兩級過濾和復(fù)合顆粒的吸附，大大提高了廢水處理的效果。裝置所用材料的成本較低，來源廣泛，達(dá)到了廢物利用、節(jié)能減排的目的。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行平穩(wěn)，使用和維護(hù)都非常簡便，運(yùn)營成本低。 適應(yīng)范圍及推廣前景：1.工業(yè)廢水的處理：如化工和生活用水過濾，水中有機(jī)物、重金屬離子的去除等。 2.家庭：小型裝置可以凈化生活用水，除雜，抗菌。 3.其它相關(guān)領(lǐng)域：如醋酸、中草藥液、酒精等的脫色；凈化醫(yī)藥口服液用水等。 市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使工業(yè)廢水排放量逐年增長，目前常用的廢水處理方法存在成本較高等問題。本裝置所用材料的成本較低，來源廣泛，所用的尾礦廢渣又是國家資源綜合利用行動的發(fā)展重點(diǎn)和環(huán)境治理的重點(diǎn)，因此本裝置市場前景良好，具有很大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

同類課題研究水平概述

多孔微晶玻璃國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀： 多孔微晶玻璃是一種新型材料。世界各國對多孔微晶玻璃材料都有研究。在環(huán)保多孔微晶玻璃的制備方面，Bernardo等以碳酸鈣為發(fā)泡劑，利用廢舊陰極射線管玻璃在低溫下制備了多孔微晶玻璃。博布科娃?恩?姆使用SiO2-TiO2-Al2O3-CaO-BaO-B2O3系無堿微晶玻璃經(jīng)過熔制初始玻璃后進(jìn)行微晶化，再研磨微晶玻璃粉，按不同粒度分級、成形并燒結(jié)成多孔微晶玻璃。Petrakovskaya等利用多孔微晶玻璃的多孔性制備出了一種專門用來吸收HF氣體的裝置。Vladimir等利用天然沸石制成了氣孔率達(dá)38.6%，抗壓強(qiáng)度1.7MPa的用于過濾的多孔微晶玻璃。 國內(nèi)李金平等以具有快速微晶化特性的玻璃為基礎(chǔ)，用燒結(jié)法制備多孔微晶玻璃。陳克榮等將玻璃粉、粉煤灰和非金屬礦混合，在一定條件下制備出了一種用于墻體材料的多孔微晶玻璃。王立久等以廢玻璃和輕質(zhì)陶粒為基礎(chǔ)原料，制備多孔微晶玻璃濾料。 多孔微晶玻璃用于過濾的研究還很少，而利用工業(yè)廢渣制備多孔微晶玻璃過濾工業(yè)廢水，更可達(dá)到“以廢制廢”的目的。 殼聚糖與膨潤土復(fù)合材料研究應(yīng)用現(xiàn)狀： 在保護(hù)環(huán)境，治理水體污染中，吸附分離技術(shù)是重要的手段。尋求優(yōu)良的吸附材料一直是各國專家學(xué)者們所研究的課題。殼聚糖是甲殼素的部分脫乙?；漠a(chǎn)物。其來源廣泛，無毒無害，具有優(yōu)良的吸附性能，日本、美國和歐洲一些國家已經(jīng)相繼將殼聚糖用于廢水處理，且效果明顯。近年來，對負(fù)載型殼聚糖系列吸附劑的研究是一個(gè)熱門話題，負(fù)載型吸附劑會大大增加吸附劑的吸附比表面積、提高吸附劑的利用率、降低水處理的成本、提高回收再利用的可能性；同時(shí)還可以加快吸附沉降速度，縮短水處理時(shí)間，減小二次污染等。 馬勇等將殼聚糖負(fù)載在膨潤土上，制成固體吸附劑。用其處理陳醋、染料溶液、重要注射液中的鞠酸時(shí)，對他們的脫色率分別為90%、97%、50%，且沉降時(shí)間短、容易過濾。曲榮君采用了乙二醇中的B-63樹脂交聯(lián)殼聚糖并將其負(fù)載于膨潤土表面的方法制備一種固體吸附劑，其處理金屬離子的廢水是具有吸附速度快、沉降迅速和對金屬離子吸附性能好等特點(diǎn)。祝春水將殼聚糖負(fù)載在膨潤土上，并利用其進(jìn)行含Ni2+廢水吸附實(shí)驗(yàn)，去除率達(dá)到99%。
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