基本信息
- 项目名称：
- 用于微波水处理的铁碳复合纳米催化剂及其制备方法
- 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A类
- 简介：
- 在微波条件下，我们用核壳结构的铁纳米线，常见的碳纳米管以及粘合剂制成纳米复合催化剂（Fe@Fe2O3/CNTs/PTFE），来有效地处理难降解染料或污水。
- 详细介绍：
- 对于一些纺织染料和其它工业废水的有机大分子，化学性质很稳定，难降解，常规的生物处理方法在某些时候工作效率很低。我们用核壳结构的铁纳米线，常见的碳纳米管以及粘合剂制成纳米复合催化剂（Fe@Fe2O3/CNTs/PTFE）来处理难降解染料或污水。由于催化剂铁、碳之间会产生微电极，在微波场的作用下电子会迅速转移，产生大量的羟基自由基，大大提高降解效率。本专利技术的关键就是催化剂配合微波使用来降解污染物。
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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
- 由于催化剂铁、碳之间会产生微电极，在微波场的作用下电子会迅速转移，产生大量的羟基自由基，大大提高降解效率。本专利技术的关键就是催化剂配合微波使用来降解污染物。
科学性、先进性
- 目前，工业污水的处理方法主要有生化方法和物化方法，本作品的应用属于物理化学方法中的化学氧化，先进的微波水处理技术，重复使用行强，使用方便，节能高效，无二次污染，基建投资省、运行费用低，处理后水质好。 配合微波水处理技术应用于新建污水处理厂无论从技术还是从经济上考虑都是可行的，在降低了投资总额的前提下，处理后废水出水水质大大提高，可作为冲洗或绿化用水直接使用。经济性是传统性污泥法无法比拟的。而且微波的可控性强，易于调整运行状态，对废水水质水量的变化适应性强。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年6月，武汉大学，湖北省首届大学生化学学术创新成果报告会一等奖 2009年6月，华中师范大学，校优秀科研成果一等奖 2011年4月，华中师范大学，第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛二等奖 本研究已于2009年8月获得国家专利授权 本研究相关内容已撰写成英文文章并已被SCI收录的杂志J. Phys. Chem. C接受发表。影响因子4.0左右。
作品所处阶段
- 已授权
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 图片，实物
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
- 本作品的应用主要针对浓度高、难降解、公司的工业污水，属于物理化学方法中的化学氧化。先进的微波水处理技术，使用方便，节能高效，无二次污染，基建投资省、运行费用低，处理后水质好，简便的生产工艺和使用方法，重复使用行强等优点，明显区别过去传统污水净化产品，这些让我们看到了该项技术应用于污水处理无论从技术还是从经济上都具有一定的可行性。逐年递增的污水排放量在向我们宣示水危机的同时也让我们看到了一个巨大的市场。由此可见，该项高效环保处理污水产品完全是在一个合乎市场需求情况下出现的，将会有一个巨大的市场潜力和可观的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外通用的污水处理技术主要采用的是生物技术处理方式，运行状况不够理想，许多方面还有待完善。 活性污泥法是目前应用最广泛的污水好氧生物处理技术。尽管程序简单，设备要求不高，但是它要求污水中要含有足够的可溶性，易分解的有机物，而且污泥混合液中要有足够的溶解氧，另外要保证活性污泥连续回流，排除剩余污泥，否则出水的TP会很高，加大了工作量。此外这种方法还要考虑到活性污泥处理系统过程中的影响因素（如溶解氧，水温，营养物质，pH值，抑制物质，有机负荷率等），因而在许多场合不能很好起到污水处理的功能。 生物膜法和活性污泥法一样，同属生物处理方法。但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则上要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。虽然它不会发生污泥膨胀，运转管理较方便，但由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。国外的运行经验表明，在处理城市污水时，采用生物膜法处理厂的处理效率比活性污泥法处理厂略低。 厌氧生物处理是利用厌氧性微生物的代谢特性，在无需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体。厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水，也可适用于低浓度有机废水，包括城市废水。但是该方法工艺的稳定性和高效性很大程度上取决于生成具有优良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是颗粒状污泥。如果反应区内的污泥以松散的絮凝状体存在，往往出现污泥上浮流失，使厌氧污泥床不能在较高的负荷下稳定运行，可见该方法的耐冲击力稍差。 氧化塘法废水处理方法同时可以进行好氧和厌氧性分解作用和光合作用,三种作用互相影响，简单易行，处理效果好，能耗低，易管理，费用低。但是氧化塘对温度、pH等条件要求很高，所以也不是处理污水最理想的选择。 从实际应用考虑，工业污水处理需要效果更好的和标准的定型方法，它应该具备多种功能，有抗击各种污染和外界环境条件的能力，并能高效率低成本运行。为此，我们制备了铁碳纳米复合催化剂材料在微波场中来快速有效地处理高浓度难降解的污水。
