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曲久辉院士:下一代工业废水处理厂一定是无害化与资源化的低

来 源:中华水网摘自网络   发布时间:2018-11-05 移动版

2018年10月26日,第二届高浓度难降解废水处理创新技术论坛于盐城召开。中国工程院院士、中科院生态环境研究中心研究员曲久辉于会上做题为《电化学微场构造及废水资源化能源化新方法》的报告。报告围绕化学-物理耦合水处理方法、电化学方法的缺陷与改进策略以及传统废水处理与新思路的差异等展开。

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需要解决的问题

1.如何构造水中离子或分子与电子传输耦合的功能材料

未来环境发展的重要技术无非三个:材料技术、生物技术和信息技术。在电化学处理技术中,材料是核心,因此我们需要一种材料,在电极反应中可以强化电子转移,扰动水的流动过程,造成微流场。这其中的难点就是结构的设计,这不是一个点,而是一种可以控制电子转移的由多点电极反应组构成的反应集群,甚至结构中的每一个纳米点都是一个电极,这样就可以在场中实现耦合。

目前我们正在做一个国家自然科学基金项目,在此项目中就构建了这样一种微观结构的电极材料。首先在电极内部构造出一种形似三明治式的结构,有阴极、阳极,然后在阴极和阳极中分别构造出一些纳米点,然后再加上一些网格或者其他条件,之后当水流过这些纳米点的时候,就会形成微流场。此外,纳米点和纳米点间的距离是非常小的,水的流动以及它所构成的微流场也是由纳米特性所决定的,这种微观的传质就造成了电子转移过程更具导向性。

2.物质转化、电子传输与微场特性的关系

当有了微流场之后,如何构造物质转化或者核心电子转移是第二个重要问题。这个过程和微场构造,特别是纳米点在场中的分布是有直接关系的,而难点是怎样利用纳米点形成一种真正能使物质转化并且使电子高效利用的一种电极或者反应器。事实上,在阴极构造纳米点时,使用一种具有还原特性和循环特性的纳米点是极为重要的,当纳米点形成时,它属于在一定电压之内的阴极纳米点,当氧化还原反应实现以后,它则在氧化碳和还原碳之间转化,我们需要这种循环反应,形成高效的电子转移过程。

3.水质净化与物质回收、能量转化协同

当转移过程实现后,我们就要考虑第三个问题:如何实现物质回收和能量转化。这里需要解决的关键问题就是把其中的氧化性物质或者高焓物质转变成可以回收的能量,把金属离子或有机物中的某些有用物质回收。但是高浓度有机废水或者高浓度重金属废水并不只包含纯粹的金属或者纯粹的某种有机物,它们是各种物质的复合或者多种物质共同存在,且相互影响。所以在一个复杂的体系当中,怎样进行有效的分离是我们要做的事情。

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