黨的十九大報告提出，創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力，是建設現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的戰(zhàn)略支撐。要瞄準世界科技前沿，強化基礎研究，實現(xiàn)前瞻性基礎研究、引領性原創(chuàng)成果重大突破。在此方面，重慶各高校一直在努力。近日，重慶工商大學一項創(chuàng)新成果面世，該校環(huán)境與資源學院王星敏教授團隊研發(fā)出了“等離子體廢活性炭再生一體箱”。這個“魔法箱”可讓廢活性炭甚至受到污染的土壤“再生”，重拾活力，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，保護生態(tài)環(huán)境。
王星敏(中)現(xiàn)場指導學生。 受訪者供圖 華龍網(wǎng)發(fā)
小小活性炭有大用處 如何循環(huán)利用成難題
活性炭很多人都熟悉，生活中也常見。活性炭被稱作環(huán)境污染治理的“青霉素”，廣泛應用于有毒有害(廢)氣體、污(廢)水治理中，比如4S店、涂裝車間、印刷、摩配、造紙等行業(yè)和領域。許多辦公或者住宅新裝修后，也會使用活性炭來除去有毒氣味。據(jù)統(tǒng)計，城市凈化工程和工業(yè)污水處理占活性炭使用量的70%。
市場上活性炭的售價不算高，為何要幫助廢活性炭“再生”?
在接受華龍網(wǎng)記者專訪時，團隊負責人王星敏說，使用一段時間后，活性炭會達到吸附飽和而失去吸附活性，這時的活性炭不但沒有繼續(xù)吸附有害物質(zhì)的能力，還會成為污染物的富集體，造成二次污染源。
廢活性炭常見的處理方式是這樣的：生活中，有人會將它們拿到太陽底下曬一下，通過暴曬除去活性炭吸附的有機物，但這等于把污染物直接排放到大氣中，而且不一定有效果。在工業(yè)上，企業(yè)需將廢活性炭按規(guī)范集中處理。按照有的企業(yè)2-4月就需要更換一次活性炭的頻率，這無疑增加了企業(yè)的環(huán)保污染治理費用和生產(chǎn)成本。
眾所周知，目前活性炭生產(chǎn)多用不可再生物質(zhì)為原料，如果直接將廢活性炭焚燒處置，也導致了不可再生資源的浪費。
“再生一體箱”有“魔力” 廢活性炭也能循環(huán)利用
那么，怎么去解決廢活性炭的循環(huán)利用問題呢?這個箱子有何“魔力”?
王星敏介紹，只要將使用過的廢活性炭放進“等離子體廢活性炭再生一體箱”，在等離子體反應器放電作用下，利用產(chǎn)生的高能量、高活性粒子可分解活性炭吸附的有機污染物，實現(xiàn)活性炭的凈化。目前廢活性炭的再生率可達到60%，在技術優(yōu)化和裝備升級后，再生率還會提高。
“研究發(fā)現(xiàn)，反應器構型對不同形式的有機污染物的處理表現(xiàn)出不同的優(yōu)越性，課題組目前正深入研究環(huán)列筒式、板級式等不同構型反應器對持久性有機污染物降解、污染土壤的修復?！? 王星敏說。
記者了解到，這個項目已經(jīng)獲得了3項國家發(fā)明專利，分別是自制等離子體反應器、再生一體箱以及處理廢活性炭的技術，還在第十五屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽中斬獲了重慶賽區(qū)一等獎。
箱體組裝需要自己動手。 受訪者供圖 華龍網(wǎng)發(fā)
972個零件組裝成一體箱 失敗十余次還要繼續(xù)
“再生一體箱”方方正正，看上去就像一個普通儲物箱，沒啥特別。讓人想不到的是，這個箱子組裝時竟用了972個零件。
“這是一次產(chǎn)學研合作，過程中有環(huán)?？萍计髽I(yè)的工程師指導，團隊成員分工完成了箱體原材料的采購、加工、組裝及調(diào)試，市面上幾個主要機電市場不知道來回跑了多少次?！眻F隊成員、研三學生吳瀟瀟說，僅是等離子反應器都自主設計了五款，最后選擇了效果最好的一個。
記者了解到，這972個零配件組裝成最后的成品，花了半年時間。
“經(jīng)常是我們好不容易搭建好了，測試了發(fā)現(xiàn)不行，只好重來?！眳菫t瀟說，雖然失敗了十多次，但大家都不想放棄。目前樣品已經(jīng)實現(xiàn)了廢活性炭60%的凈化率，這一數(shù)據(jù)還會繼續(xù)提高。
學生在組裝零配件。 受訪者供圖 華龍網(wǎng)發(fā)
師生協(xié)作搞科研 “互懟”不斷讓產(chǎn)品更優(yōu)
據(jù)悉，該項目由重慶工商大學環(huán)境與資源學院王星敏教授、余純麗教授帶領3名研究生和4名本科生團隊，自2012年開始研發(fā)而成，項目獲得了重慶市科委應用開發(fā)項目(cstc2014yykfA-5003)的資助。
勤于思考，善于辯駁是團隊中學生最大的特點。采訪中，王星敏一直為學生團隊點贊：“只有你喜歡，你才會用心做，并且做得更好。研發(fā)過程中，學生起到了重要作用，有時走路吃飯都在思考怎么優(yōu)化設備，為了提升自制設備性能，師生間常常發(fā)生激烈爭論?！?/p>
王星敏舉例說，“再生一體箱”的外殼，從產(chǎn)品的推廣角度來看，她認為要用輕便、美觀的材料，如工程塑料，而學生堅持耐用性，并選用了鐵材質(zhì)。
“我并不是絕對的權威，誰的建議更好用誰的?！蓖跣敲粽f。為了鼓勵學生的創(chuàng)新創(chuàng)意，團隊按學生的想法加工了設備，雖然耐用，但是設備太重，加工成本還增加了四分之一。最終，在方案優(yōu)化的討論中，學生主動提出了外殼材質(zhì)改進方案。“類似的‘互懟’有很多。但大家在這個過程中互相學習，取長補短強化知識與技能，也讓產(chǎn)品的性能一次次有了提高和改善?！蓖跣敲粽f。
多次測試的數(shù)據(jù)顯示，“再生一體箱”的等離子體設備和整體裝置，比市面上同類型的產(chǎn)品有進步和提升，操作更簡便，運行成本也更低。
降低環(huán)保企業(yè)成本 市場前景廣闊
記者了解到，項目立項不久，王星敏團隊的研究就吸引了專注廢水和廢氣處理的環(huán)保公司重慶天圣科技的關注，雙方展開了合作。
在公司總經(jīng)理周燹看來，“再生一體箱”有很廣闊的市場前景。他表示，活性炭主要用于過濾有毒氣體和污染物，它的缺陷是會飽和。一旦飽和，廢活性炭就成了二次污染源甚至是危險廢物?！百徺I活性炭需要三至五千元一噸，廢棄后，每噸廢活性炭企業(yè)還要花兩三千塊錢去集中規(guī)范處理，對企業(yè)來說，這就是很大的成本。”他說。
雖然目前市場上已經(jīng)有催化燃燒這種方法來讓活性炭循環(huán)再生，但是資金投入是百萬級的，而且耗電。周燹表示，當“再生一體箱”進入市場應用后，就可以讓企業(yè)少花錢，而且它的能耗低，可大大降低處理廢氣、廢水等環(huán)保公司的生產(chǎn)成本。
接下來，王星敏團隊還將聯(lián)合企業(yè)，深化產(chǎn)學研合作，加大創(chuàng)新，對“再生一體箱”進行優(yōu)化升級，將其應用推廣到工業(yè)化生產(chǎn)中。
“等離子體廢活性炭再生一體箱”成品。 受訪者供圖 華龍網(wǎng)發(fā)
來源:華龍網(wǎng) 作者:黃軍
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