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红足1世777814:红足1世777814教师团队在富铁污泥资源化方向取得系列研究成果

发布时间:红足1世777814-03-11 供稿单位:物理红足1世777814、科学技术处 撰稿:霍旸、孙艳辉 点击次数:

  近年来,物理红足1世777814霍旸副教授团队针对北方城市工业园区富铁污泥处置的重大环保需求,研发了富铁污泥资源化制备聚硫铁混凝剂的新方法、在线控制工艺、关键设备和应用技术,解决了制造业富铁污泥库存量大、处置成本高和环境风险引发的限产限批等生产难题,实现了富铁污泥制备聚硫铁混凝剂的批量化生产和推广应用。

  国内外目前通常采用硫酸/盐酸优溶铁泥—蒸发浓缩—结晶分离工艺利用铁泥制备混凝剂,或直接使用强碱对含铁酸溶液进行调质制备成液态混凝剂。制备过程耗酸量大、加热能耗高、设备腐蚀、残留不溶物,铁盐混凝剂除污效率下降、投加量大、产泥量高。该团队原创性提出聚硫铁混凝剂的概念,并开发了以富铁污泥为铁源制备聚硫铁混凝剂的常温批量合成方法。创制的新型聚硫铁混凝剂,有效铁含量高于34%,呈现一维(FeS2)nn-棒状晶体结构,其自动水解絮凝为Fe-OH/Fe-SH型胶体/聚集体,同步去除水中重金属、总磷和有机物。(授权中国发明专利2项、美国发明专利1项、南非发明专利1项:ZL201911365294.7、ZL201910074220.1、2020/01279、US11028000B2)


                     图:富铁污泥原位合成聚硫铁晶体的原理示意图

  团队突破3项聚硫铁混凝剂批量生产的技术瓶颈,发明了富铁污泥资源化制备聚硫铁混凝剂的关键方法,实现了聚硫铁混凝剂的清洁生产。中国发明协会成果评审专家组一致认为该团队研发的低温常压批量化合成聚硫铁混凝剂的关键技术已达到国际先进水平。针对提升晶体结晶度所需高温高压带来批量化生产的高能耗瓶颈,团队提出低温60℃常压条件下批量化合成聚硫铁晶体的工艺,节约了90%能耗;针对聚硫铁混凝剂干燥带来的高能耗问题,开发了湿法保存聚硫铁晶体的关键方法,该方法省略了聚硫铁晶体的干燥步骤,降低了设备工程总投资;针对回收混凝剂后剩余大量的碱性高含S2-的上清液的技术难点,该团队开发了投加生石灰同步除杂提碱的上清液回用方法,并开发了在线补料方法,该方法不仅能够完全回用强碱性含S2-上清液,而且生成的产品具有与初级产品相同的形貌、结晶度和混凝除污效能。(授权中国发明专利3项:ZL201811319060.4、ZL201711101221.8、ZL201910238818.X)。

  聚硫铁混凝剂对污染物的去除效果优于传统铁盐混凝剂,该团队开发并集成了2个聚硫铁混凝剂强化废水处理的新技术。开发了电场增强聚硫铁混凝剂激活过硫酸盐去除有机污染物的关键方法,与传统激活方法相比,过硫酸盐激活效率提升100%,残留量减少87.5%,铁盐试剂量节约77.2%,铁泥产生量减少85%;发明了聚硫铁混凝剂沉淀回收废水中重金属的新方法,优化了重金属沉淀的酸浸-水热除杂工艺,开发了全新的氧分压调控水热除铁系统,实现了浸提液中除铁效率高于99%,其它重金属回收率高于98.2%,获得了高纯赤铁矿和重金属盐产品(授权中国发明专利3项:ZL201911093713.6、ZL201910265457.8、ZL201910265434.7)。

  团队在项目研发与推广应用过程中,累计发表论文20篇,授权中国发明专利8项、国际发明专利2项,部分成果于2022年获中国发明协会发明创业创新奖一等奖和2023年吉林省科学技术奖技术发明奖二等奖。产品广泛应用于冶炼和水处理行业,年处理富铁污泥4400余吨,近3年,为企业新增产值7100万元,新增税收1200万元,节支总额15800万元,环境效益和社会效益显著,积极推进了我国富铁污泥处置与资源再生利用技术的发展。


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