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到哪儿去寻找发现问题与解决问题的灵感 精选

已有 12585 次阅读 2014-12-29 08:50 |系统分类:科研笔记| 废水处理, 氨氮, 技术开发, 废酸处置

科研的目的,除了满足人们的兴趣与求知欲的发现探索、基础研究外,更多的应该是为提高人们的生产与生活水平而开展的应用研究。对一般的高校老师(科研大牛除外)而言,年初一年一度的国家自然科学基金申请,到年中等待申请结果的好消息,都是每年必做的功课。目前自然科学基金的金额越来越多,一项有80-90万元,若拿到基金,如“范进中举”般兴奋,4年的科研经费有着落了,若几年不中,则惶惶不可终日。其实我们可以换一个思路,走出象牙塔,到工矿生产企业去,那里有许多急需要解决的技术问题,有应用我们知识的机会。

 

最近,接到朋友的一个电话,他们是一家有资质的废品处置资源回收公司,最近收到大量的废酸,废酸中含有氟离子。公司原采用大量的石灰,将它中和,且也用石灰中的钙,将废酸中的氟,转化为氟化钙,从而将氟转移到沉渣中,然后,再将形成的化学渣在化工危废填埋场做最终填埋处置。他们自己测算,处理一吨废酸的成本高达600多元。问我有没有什么好办法,能降低处置成本。我知道,若废酸中没有重金属等有毒的杂质,就可以利用废酸生产聚合铝之类的水处理剂,用于废水处理。我就要求他们先发25公斤的废酸水样给我,我安排研究生先在实验室做废酸利用的实验。利用废酸做聚合铝,一般采用废酸中直接投加铝酸钙粉的方法,控制最终的pH值及产品的盐基度,即可制得利用废酸生产的聚合铝。但这个废酸中含有大量的氢氟酸,若只投加铝酸钙,产品聚合铝中的氟离子浓度仍然较高。在通过理论分析的基础上,再经实验确定氯化钙的投加量,从而成功地将做出的聚铝产品,氟离子的浓度控制在100mg/L以下。通过小试,建立了原料废酸的分析方法,根据分析废酸的酸度,及氟离子浓度,确定氯化钙与铝酸钙粉的投加量,经搅拌反应均匀,过滤,即得所需产品。采用这种废酸的处置方法,处置成本只要200多元,还生产出聚合铝副产品,且产生的废渣量也大幅降低,减少了化学危险品填埋的费用。查文献资料,目前还没有查到利用含少量氢氟酸的废酸制取聚合铝的研究报导与专利申请,故我可以叫研究生先申请发明专利,再发表1篇这种废酸制备聚合铝研究及其应用的研究论文,同时,也为学校赢得了一笔横向科研经费。

 

同样,也是近几个月的事,我有一个老同学,做电子屏幕玻璃精细加工产业,产业已有不小的规模,在全国各地,办了几处生产基地。但废水中含有较高浓度的氨氮,为了解决氨氮的污染问题,工厂也建设了氨氮吹脱,并用硫酸将氨氮吸收的系统,但经过这样处理后,废水中仍含有300mg/L左右的氨氮。随着各地环保法规越来越严格,他也急需解决这个污染问题。对于氨氮300 mg/L左右的废水,处理方法有许多种,如完全采用生化法,都可以将其处理达标。但直接生化法,停留时间太长,占地也太大。对于建在郊外,场地较大的垃圾填埋场,可能是合适的,但对于厂区面积有限的电子厂,并不合适。将浓度接近10000mg/L的含氨氮废水吹脱后,氨氮浓度降到300mg/L左右,若继续使用吹脱,虽然氨氮浓度能进一步下降,但吹脱效率随着浓度的降低而急剧下降。下一步工序,我们就通过吸附法,将氨氮的浓度通过吸附降到100mg/L以下。小试,吸附法能比较容易地将氨氮降到100mg/L以下。为了保证工程的可靠性,及发现在实际操作过程中可能存在的问题,我们花了十多万元建了一套6.0m高,每小时可以处理废水0.5立方的的不锈钢吸附塔中试系统。并安排硕士研究生作为一个研究课题,在工厂现场连续运行,反复再生,不断改进再生的方式方法,可以比较经济高效地将氨氮的出水控制在100mg/L以下。吸附再生过程产生的3000mg/L的高浓度含碱的氨氮废水,再回流到前面的氨吹脱工艺,这样就可以相对廉价高效地将近10000mg/L氨氮废水,降到100mg/L以下。当氨氮浓度降到100mg/L以下时,再使用生化法,就相当容易将此废水的氨氮处理达标了。有了这个大型的中试结果,我们非常有底气地签下了这个工程合同,并可预计,第一个工程成功运行后,第二个,第三个相似的工程会尽快上马。

 

虽然开始查阅文献时,没有找到有人这样处理高浓度氨氮废水的专利与文章。在准备写专利,进一步核查资料时,发现几年前,有一篇类似的研究报告,只是再生方法与我们的做法有所不同,且我们的再生效率比那篇文章报导的方法要高效好几倍。那篇研究报导,可能就是再生效率差,处理成本高,而失去实际应用价值。我们探索了新的再生方法,提高了吸附系统的再生效率,降低了系统的运行成本,从而可以将开发的技术能真正应用于实际的工程中。因有研究报导在先,专利申请是没办法进行了,但发表研究论文还是可以的。

 

我国的中小企业很多,许多企业不象国外的跨国公司有自己独立的,较强的研究团队。且国家对产学研合作也提供了许多政策与基金的支持,所以,我国的高等院校与科研院所,应紧密地与产业结合,更多地帮助企业解决生产和发展过程中存在和发现的技术问题,在为企业服务的同时,也为自己赢得发展空间。

 



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