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吕诗笳的发明入选《青年科学》杂志
作者:青年科学    文章来源:青年科学    点击数:    更新时间:2010-8-31    
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水中有毒有害有机物的处理

 

水中有毒有害有机物的处理,是利用紫外光照射TiO2消除水中有毒有害有机物,是高效清洁净化有机废水的新方法。已有的悬浮纳米二氧化钛颗粒方法亟待解决制约其推广应用的分离难题。针对这一难题,本研究提出“利用泡沫碳化硅负载纳米TiO2新材料替代TiO2。粉体,省去净化处理后纳米粉体与水的分离过程”的设想,在合理设计实验装置、正确选择实验材料和净化对象的基础上,通过对比研究,证明:紫外光辐照泡沫碳化硅负载TiO2新材料能够使水中对氨基苯磺酸得到有效降解,废水净化后不需进行后续过滤。这是沈阳市东北育才外国语学校高一年级吕诗笳同学撰写的科学论文。

   2008年,吕诗笳同学升入初三,开始了化学这一科目的学习,逐渐地她对化学产生了兴趣。在乎日的阅读中也了解了很多化学常识和知识。在日常生活中,大家都知道地球的生态环境出现了很大的问题,尤其是人们日常生活中必不可少的水,它的污染程度随着现代化工业发展日趋严重,尤其是有机废水的排放,给人类的可持续发展带来了很大的障碍。水是人类生活和生产活动中不可缺少的物质资源。水经过工农业生产和生活使用后,丧失了使用价值而形成废水。废水的外排造成环境水体,土壤甚至空气的污染,它不仅威胁人体的健康,而且造成水资源的匮乏,严重影响了人类社会的可持续发展。

   废水处理方法按对污染物实施的作用不同大体上可分为两类:一类为分离法,如采用离心分离、吸附和过滤等方法,将污染物分离出去;另一类是转化法,通过化学或生化反应,使污染物转化为无害的物质或可分离的物质。后者再经过分离予以除去。习惯上也按处理原理不同,将处理方法分为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法四类。但这些方法应用于难以自行降解的低浓度有毒有害有机废水蚀,效果十分有限。

  现在有没有什么方法可以彻底的解决有机废水的问题而且可以投入到工业化使用。废水可分为无机废水、有机废水水。其中有机废水主要是造纸、皮革、食品、染料、农药、医药、石油、化工、焦化等生产过程中产生的废水。这些废水中含有许多的有机物难以降解,且具有较强的致癌、致突变、致畸毒性。就拿有机氯农药来说,它们首先非常稳定,在自然环境中要十几年甚至几十年才降解,另外它们都可能通过食物链在人体内沉集,危害人体健康。因此对有机废水进行净化处理、回收和综合利用已逐渐成为国际上环境保护技术的热点研究课题之一。

   吕诗笳同学经过查阅资料得知现在只有用二氧化钛光催化降解废水中污染物的方法,但这种方法需要进行二次过滤,不能投入到大规模工业化使用当中。于是,在询问了相关方面的专家后,为了进行对比研究,本课题还选择了由中国科学院金属研究所提供的与负载在泡沫碳化硅上的纳米TiO2性质完全相同的纳米TiO2粉体。图2所示的是泡沫碳化硅和负载纳米TiO2后的帕沫碳化硅材料的扫描电子显微镜照片。

   在经过了一系列的试验之后,吕诗笳同学提出了用泡沫碳化硅负载TiO2降解水中有毒有机物的设想,成功地发现她的设想可以省去用离心机过滤的步骤。最终确定了“用泡沫碳化硅负载TiO2新材料代替颗粒状纳米TiO2在紫外光作用下消除水中有毒有害有机物”的设想的正确性。

    通过本次研究吕诗笳同学深有感触地在日记中写到:实际生活中有很多问题等待着我们去解决,只要我们认真的观察和研究,会得到让自己都意想不到的发现和成果。但是,要完成好一项科学研究,首先要打好基础,并通过查阅资料、虚心向科技界前辈请教,拓宽 知识面,掌握发现问题、解决问题的科学方法。更重要的是,我们要有锲而不舍的精神,不要被一时的困难吓倒。科学研究终究要经历“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的历程。这样从科学研究中,我们才能更好的磨练自己,提高自己,开发自己的潜力来磨练出更好的自我。

 

 

   

1净化装置实物图

 

 

  

  

   2  左图:泡沫碳化硅载体    右图:泡沫碳化硅负载纳米TiO2

 

 

文章录入:张民强    责任编辑:张民强 
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