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【启航新时代 展现新作为】重庆工商大学研发“魔法箱” 可让废活性炭“再生”修复污染土壤

来源:华龙网2017-11-04
“等离子体废活性炭再生一体箱”成品。 受访者供图 华龙网发

    华龙网11月4日6时讯(首席记者 黄军)党的十九大报告提出,创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。要瞄准世界科技前沿,强化基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。在此方面,重庆各高校一直在努力。近日,重庆工商大学一项创新成果面世,该校环境与资源学院王星敏教授团队研发出了“等离子体废活性炭再生一体箱”。这个“魔法箱”可让废活性炭甚至受到污染的土壤“再生”,重拾活力,实现资源的循环利用,保护生态环境。

 

王星敏(中)现场指导学生。 受访者供图 华龙网发    

    小小活性炭有大用处 如何循环利用成难题    

    活性炭很多人都熟悉,生活中也常见。活性炭被称作环境污染治理的“青霉素”,广泛应用于有毒有害(废)气体、污(废)水治理中,比如4S店、涂装车间、印刷、摩配、造纸等行业和领域。许多办公或者住宅新装修后,也会使用活性炭来除去有毒气味。据统计,城市净化工程和工业污水处理占活性炭使用量的70%。

     市场上活性炭的售价不算高,为何要帮助废活性炭“再生”?

     在接受华龙网记者专访时,团队负责人王星敏说,使用一段时间后,活性炭会达到吸附饱和而失去吸附活性,这时的活性炭不但没有继续吸附有害物质的能力,还会成为污染物的富集体,造成二次污染源。

    废活性炭常见的处理方式是这样的:生活中,有人会将它们拿到太阳底下晒一下,通过暴晒除去活性炭吸附的有机物,但这等于把污染物直接排放到大气中,而且不一定有效果。在工业上,企业需将废活性炭按规范集中处理。按照有的企业2-4月就需要更换一次活性炭的频率,这无疑增加了企业的环保污染治理费用和生产成本。

    众所周知,目前活性炭生产多用不可再生物质为原料,如果直接将废活性炭焚烧处置,也导致了不可再生资源的浪费。    

    “再生一体箱”有“魔力” 废活性炭也能循环利用    

    那么,怎么去解决废活性炭的循环利用问题呢?这个箱子有何“魔力”?

    王星敏介绍,只要将使用过的废活性炭放进“等离子体废活性炭再生一体箱”,在等离子体反应器放电作用下,利用产生的高能量、高活性粒子可分解活性炭吸附的有机污染物,实现活性炭的净化。目前废活性炭的再生率可达到60%,在技术优化和装备升级后,再生率还会提高。

    “研究发现,反应器构型对不同形式的有机污染物的处理表现出不同的优越性,课题组目前正深入研究环列筒式、板级式等不同构型反应器对持久性有机污染物降解、污染土壤的修复。” 王星敏说。

    记者了解到,这个项目已经获得了3项国家发明专利,分别是自制等离子体反应器、再生一体箱以及处理废活性炭的技术,还在第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中斩获了重庆赛区一等奖。    

 

箱体组装需要自己动手。 受访者供图 华龙网发    

     972个零件组装成一体箱 失败十余次还要继续    

    “再生一体箱”方方正正,看上去就像一个普通储物箱,没啥特别。让人想不到的是,这个箱子组装时竟用了972个零件。

    “这是一次产学研合作,过程中有环保科技企业的工程师指导,团队成员分工完成了箱体原材料的采购、加工、组装及调试,市面上几个主要机电市场不知道来回跑了多少次。”团队成员、研三学生吴潇潇说,仅是等离子反应器都自主设计了五款,最后选择了效果最好的一个。

     记者了解到,这972个零配件组装成最后的成品,花了半年时间。

     “经常是我们好不容易搭建好了,测试了发现不行,只好重来。”吴潇潇说,虽然失败了十多次,但大家都不想放弃。目前样品已经实现了废活性炭60%的净化率,这一数据还会继续提高。    

学生在组装零配件。 受访者供图 华龙网发

    师生协作搞科研 “互怼”不断让产品更优    

    据悉,该项目由重庆工商大学环境与资源学院王星敏教授、余纯丽教授带领3名研究生和4名本科生团队,自2012年开始研发而成,项目获得了重庆市科委应用开发项目(cstc2014yykfA-5003)的资助。

    勤于思考,善于辩驳是团队中学生最大的特点。采访中,王星敏一直为学生团队点赞:“只有你喜欢,你才会用心做,并且做得更好。研发过程中,学生起到了重要作用,有时走路吃饭都在思考怎么优化设备,为了提升自制设备性能,师生间常常发生激烈争论。”

    王星敏举例说,“再生一体箱”的外壳,从产品的推广角度来看,她认为要用轻便、美观的材料,如工程塑料,而学生坚持耐用性,并选用了铁材质。

    “我并不是绝对的权威,谁的建议更好用谁的。”王星敏说。为了鼓励学生的创新创意,团队按学生的想法加工了设备,虽然耐用,但是设备太重,加工成本还增加了四分之一。最终,在方案优化的讨论中,学生主动提出了外壳材质改进方案。“类似的‘互怼’有很多。但大家在这个过程中互相学习,取长补短强化知识与技能,也让产品的性能一次次有了提高和改善。”王星敏说。

    多次测试的数据显示,“再生一体箱”的等离子体设备和整体装置,比市面上同类型的产品有进步和提升,操作更简便,运行成本也更低。

    降低环保企业成本 市场前景广阔

    记者了解到,项目立项不久,王星敏团队的研究就吸引了专注废水和废气处理的环保公司重庆天圣科技的关注,双方展开了合作。

    在公司总经理周燹看来,“再生一体箱”有很广阔的市场前景。他表示,活性炭主要用于过滤有毒气体和污染物,它的缺陷是会饱和。一旦饱和,废活性炭就成了二次污染源甚至是危险废物。“购买活性炭需要三至五千元一吨,废弃后,每吨废活性炭企业还要花两三千块钱去集中规范处理,对企业来说,这就是很大的成本。”他说。

    虽然目前市场上已经有催化燃烧这种方法来让活性炭循环再生,但是资金投入是百万级的,而且耗电。周燹表示,当“再生一体箱”进入市场应用后,就可以让企业少花钱,而且它的能耗低,可大大降低处理废气、废水等环保公司的生产成本。

    接下来,王星敏团队还将联合企业,深化产学研合作,加大创新,对“再生一体箱”进行优化升级,将其应用推广到工业化生产中。

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【启航新时代 展现新作为】重庆工商大学研发“魔法箱” 可让废活性炭“再生”修复污染土壤

2017-11-04 06:00:00 来源: 0 条评论
【摘要】 党的十九大报告提出,创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。要瞄准世界科技前沿,强化基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。
“等离子体废活性炭再生一体箱”成品。 受访者供图 华龙网发

    华龙网11月4日6时讯(首席记者 黄军)党的十九大报告提出,创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。要瞄准世界科技前沿,强化基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。在此方面,重庆各高校一直在努力。近日,重庆工商大学一项创新成果面世,该校环境与资源学院王星敏教授团队研发出了“等离子体废活性炭再生一体箱”。这个“魔法箱”可让废活性炭甚至受到污染的土壤“再生”,重拾活力,实现资源的循环利用,保护生态环境。

 

王星敏(中)现场指导学生。 受访者供图 华龙网发    

    小小活性炭有大用处 如何循环利用成难题    

    活性炭很多人都熟悉,生活中也常见。活性炭被称作环境污染治理的“青霉素”,广泛应用于有毒有害(废)气体、污(废)水治理中,比如4S店、涂装车间、印刷、摩配、造纸等行业和领域。许多办公或者住宅新装修后,也会使用活性炭来除去有毒气味。据统计,城市净化工程和工业污水处理占活性炭使用量的70%。

     市场上活性炭的售价不算高,为何要帮助废活性炭“再生”?

     在接受华龙网记者专访时,团队负责人王星敏说,使用一段时间后,活性炭会达到吸附饱和而失去吸附活性,这时的活性炭不但没有继续吸附有害物质的能力,还会成为污染物的富集体,造成二次污染源。

    废活性炭常见的处理方式是这样的:生活中,有人会将它们拿到太阳底下晒一下,通过暴晒除去活性炭吸附的有机物,但这等于把污染物直接排放到大气中,而且不一定有效果。在工业上,企业需将废活性炭按规范集中处理。按照有的企业2-4月就需要更换一次活性炭的频率,这无疑增加了企业的环保污染治理费用和生产成本。

    众所周知,目前活性炭生产多用不可再生物质为原料,如果直接将废活性炭焚烧处置,也导致了不可再生资源的浪费。    

    “再生一体箱”有“魔力” 废活性炭也能循环利用    

    那么,怎么去解决废活性炭的循环利用问题呢?这个箱子有何“魔力”?

    王星敏介绍,只要将使用过的废活性炭放进“等离子体废活性炭再生一体箱”,在等离子体反应器放电作用下,利用产生的高能量、高活性粒子可分解活性炭吸附的有机污染物,实现活性炭的净化。目前废活性炭的再生率可达到60%,在技术优化和装备升级后,再生率还会提高。

    “研究发现,反应器构型对不同形式的有机污染物的处理表现出不同的优越性,课题组目前正深入研究环列筒式、板级式等不同构型反应器对持久性有机污染物降解、污染土壤的修复。” 王星敏说。

    记者了解到,这个项目已经获得了3项国家发明专利,分别是自制等离子体反应器、再生一体箱以及处理废活性炭的技术,还在第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中斩获了重庆赛区一等奖。    

 

箱体组装需要自己动手。 受访者供图 华龙网发    

     972个零件组装成一体箱 失败十余次还要继续    

    “再生一体箱”方方正正,看上去就像一个普通储物箱,没啥特别。让人想不到的是,这个箱子组装时竟用了972个零件。

    “这是一次产学研合作,过程中有环保科技企业的工程师指导,团队成员分工完成了箱体原材料的采购、加工、组装及调试,市面上几个主要机电市场不知道来回跑了多少次。”团队成员、研三学生吴潇潇说,仅是等离子反应器都自主设计了五款,最后选择了效果最好的一个。

     记者了解到,这972个零配件组装成最后的成品,花了半年时间。

     “经常是我们好不容易搭建好了,测试了发现不行,只好重来。”吴潇潇说,虽然失败了十多次,但大家都不想放弃。目前样品已经实现了废活性炭60%的净化率,这一数据还会继续提高。    

学生在组装零配件。 受访者供图 华龙网发

    师生协作搞科研 “互怼”不断让产品更优    

    据悉,该项目由重庆工商大学环境与资源学院王星敏教授、余纯丽教授带领3名研究生和4名本科生团队,自2012年开始研发而成,项目获得了重庆市科委应用开发项目(cstc2014yykfA-5003)的资助。

    勤于思考,善于辩驳是团队中学生最大的特点。采访中,王星敏一直为学生团队点赞:“只有你喜欢,你才会用心做,并且做得更好。研发过程中,学生起到了重要作用,有时走路吃饭都在思考怎么优化设备,为了提升自制设备性能,师生间常常发生激烈争论。”

    王星敏举例说,“再生一体箱”的外壳,从产品的推广角度来看,她认为要用轻便、美观的材料,如工程塑料,而学生坚持耐用性,并选用了铁材质。

    “我并不是绝对的权威,谁的建议更好用谁的。”王星敏说。为了鼓励学生的创新创意,团队按学生的想法加工了设备,虽然耐用,但是设备太重,加工成本还增加了四分之一。最终,在方案优化的讨论中,学生主动提出了外壳材质改进方案。“类似的‘互怼’有很多。但大家在这个过程中互相学习,取长补短强化知识与技能,也让产品的性能一次次有了提高和改善。”王星敏说。

    多次测试的数据显示,“再生一体箱”的等离子体设备和整体装置,比市面上同类型的产品有进步和提升,操作更简便,运行成本也更低。

    降低环保企业成本 市场前景广阔

    记者了解到,项目立项不久,王星敏团队的研究就吸引了专注废水和废气处理的环保公司重庆天圣科技的关注,双方展开了合作。

    在公司总经理周燹看来,“再生一体箱”有很广阔的市场前景。他表示,活性炭主要用于过滤有毒气体和污染物,它的缺陷是会饱和。一旦饱和,废活性炭就成了二次污染源甚至是危险废物。“购买活性炭需要三至五千元一吨,废弃后,每吨废活性炭企业还要花两三千块钱去集中规范处理,对企业来说,这就是很大的成本。”他说。

    虽然目前市场上已经有催化燃烧这种方法来让活性炭循环再生,但是资金投入是百万级的,而且耗电。周燹表示,当“再生一体箱”进入市场应用后,就可以让企业少花钱,而且它的能耗低,可大大降低处理废气、废水等环保公司的生产成本。

    接下来,王星敏团队还将联合企业,深化产学研合作,加大创新,对“再生一体箱”进行优化升级,将其应用推广到工业化生产中。

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