超声电化学双脉冲耦合协同处理难降解有机物废水的高效处理装置的研发和制造

PAGE42-申报编号：研究开发类项目推荐书所属领域：环境领域所属方向：环境清洁技术项目名称：超声电化学双脉冲耦合协同处理难降解有机物废水的高效处理装置的研发和制造推荐单位或专家：广东省科技厅项目申报单位：华南理工大学项目技术负责人：谢逢春联系电话真：电子邮箱：acfchxie@二Ο一一年五月二十日

项目名称超声电化学双脉冲耦合协同处理难降解有机物废水的高效处理装置的研发和制造废水的高效处理装置的研发和制造推荐主体单位:广东省科技厅专家1单位联系方式类别院士□863专家□973科学家□支撑计划专家组专家□“千人计划”□长江学者□国家杰出青年基金专家2单位联系方式类别院士□863专家□973科学家□支撑计划专家组专家□“千人计划”□长江学者□国家杰出青年基金专家3单位联系方式类别院士□863专家□973科学家□支撑计划专家组专家□“千人计划”□长江学者□国家杰出青年基金项目申报单位名称华南理工大学主管部门教育部单位所在地广东省广州（市、区）组织机构代码45541442-9通讯地址:广州市天河区五山路381号邮编510641单位类别□事业型研究单位√大专院校□转制为企业的科研院所□国有企业□集体所有制企业□其他项目技术负责人姓名谢逢春性别√男□女出生年月1963年3月证件类型身份证证件号在单位华南理工大学学位√博士□硕士□学士□其他职称√高级□中级□初级□其他联系电话(手机-mailacfchxie@主要参加单位（名称、单位性质、组织机构代码）成都碧瑞卡环保科技有限公司；民营企业，组织机构代码：56204770-8起始时间2010年1月终止时间2013年12月主要研究内容(300字以内)本项目采用短脉冲超声波和长脉冲电解相互耦合的方式，使两种机理在短时间内反复交替进行，产生高效的叠加、协同效应，通过脉冲超声波的空化作用，消除扩散层，活化反应物，不但能够消除电极极化，使脉冲电解始终保持在高效率的暂态电流状态，而且还可以增强电极反应的降解能力，使一般无法进行电化学降解的反应得以在脉冲电解过程中完成。以此为基础设计并制造的超声波电化学双脉冲耦合协同处理难降解有机物废水的成套产业化装置，不断能够达到处理效果好、处理效率高、处理成本低、能耗低的效果，而且还具备设备适用性广、使用寿命长的优势，可以成为一种高效、普适、低能耗、低成本、绿色、环保、安全的难降解有机物废水处理装置。预期成果（150字以内）研发并制造一种达到国际先进水平的超声波电化学双脉冲耦合协同处理难降解有机物废水的成套产业化装置，能够有效降解废水中各种结构稳定、可生化性差、毒性强的难降解有机物，达到处理效果好、处理效率高、处理成本低、能耗低、设备适用性广、使用寿命长的效果，并获得相应的知识产权。预期知识产权获得国外发明专利1项，国内发明专利2项，其他2项。预期技术标准制定□国际标准□国家标准□行业标准□企业标准原创性技术□取得原创性成果2项（成果鉴定）产品装备□新产品项；□新品种个；□新装备1套；经费预算600万元，其中国拨200万元。

一、项目目标与任务(一)．项目目标与任务需求分析水资源是关系到人类生存的一项最基本的资源，水资源的保护是社会经济的可持续发展的必要保证。我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4,美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。随着社会经济的发展和人口的增多，我国水资源紧张的状况不断加剧，到上世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。与此同时，由于国民经济的高速发展，以及城市化高度密集，废水的产生量日益增加，根据国家环保部公布的2009年中国环境状况公报，从2006年到2009年，我国的废水排放量从536.8亿吨增加到589.2亿吨，增加了9.76%。据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。因此，在当前经济发展过程中，水资源紧缺，水环境日趋恶化己经成为制约我国经济发展的重要因素。难降解有机物废水主要是指含有被微生物分解速度很慢、分解又不彻底、在自然环境条件下难以被降解的有机污染物的废水，其中主要含有难生物降解染料、酚类物质、硝基苯、苯乙酮、氯酚、多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机磷农药、表面活性剂等有机污染物。这些物质的共同特点是毒性大，成份复杂，化学耗氧量高，结构稳定，一般微生物对其几乎没有降解效果，处理难度很大。这些废水一旦进入自然环境，其污染物较易在生物体内富集，并产生致癌、致畸、致突变等作用,对环境和人类有巨大的危害。随着我国工业的快速发展，特别是医药、化工、印染、纺织、电子、农药、石化、橡胶和造纸等工业的发展，含有难降解有机污染物的工业废水日益增多，对生态环境和水资源保护构成了越来越严重的威胁，而目前国内外处理工艺对于有毒、有害难降解有机污染物不同程度地存在降解不完全、处理效率低、工艺复杂、过程不易控制以及处理成本高等问题，难以达到良好的处理效果，有些还会造成二次污染问题,因而对于这类废水的处理，至今仍缺乏经济而有效的实用技术。因此研究高效的难降解有机物废水处理方法，开发一种高效的难降解有机物废水处理装置具有重要的社会意义和经济意义。本项目将超声波和电化学两种技术有机结合起来，采用短脉冲式超声波辅助长脉冲电解的模式，使不同的机理在短时间内反复交替作用，产生高效的叠加、协同效应，既能增加氧化电流效率、降低能耗，又能加速氧化过程。本项目研究目的是建立一个高效、安全、低成本、低能耗去除废水中难降解有机物的新方法和新装置，这对于消除水环境污染，提高水环境质量、缓解水资源紧张的矛盾具有重要意义。(二)．项目主要创新点及预期获得的发明专利等知识产权情况本项目的主要创新的有两点：1、 建立了超声波与电化学双脉冲耦合协同处理方法在超声波辅助电化学氧化过程中，超声波空化作用一方面能消除浓差极化和电化学极化，激活电化学反应物，有效增强电化学氧化过程的速度和效果，氧化降解一般方法不能降解污染物。另一方面，超声波也会抑制电解氧化过程的进行。而且，同时使用电解和超声波也会能耗。因此，为了使超声波和电化学氧化的协同效果达到一个理想的程度，就必须优化超声波和电化学两种效应的耦合模式，使超声波对电化学过程的促进作用得到增强，同时消除超声波对电化学过程的阻碍作用。而本项目组在成功的采用超声波辅助浸取分离浸取，分离工业废弃物中的不同组分，取得多项成果的基础上，对超声波和电化学两种效应的耦合模式进行的长期研究，建立了脉冲超声波和脉冲电解交替进行的超声波与电化学双脉冲协同氧化方式，这种新型的超声波辅助电化学氧化方式采用而脉冲超声波和脉冲电解交替进行的电解氧化方式，在电解脉冲的时段内，超声波作用停止，避免了超声波对电解反应的干扰，还降低了能耗。在超声波脉冲的时段内，电解停止，这样超声波可以有效消除电解过程中产生的浓差极化和电化学极化，也可以极化参与电解反应的分子和离子，为下一个电解脉冲的电化学氧化的高效进行做准备。如此使超声波和电化学两种作用在短时间内反复交替作用，产生高效的叠加、协同效应，既能增加氧化电流效率、降低能耗，又能加速氧化过程。而本项目本项目组的研究实验也已经证明，采用脉冲超声波和脉冲电解交替进行的超声波辅助电化学氧化方法，可以较大的提高废水中氨氮的去除效果（见右图的本项目组的实验结果）。而本项目这种有关优化超声波和电化学两种效应的耦合模式，采用超声波电化学双脉冲协同的方式进行电解氧化的研究，目前在国内外文献中尚未报道。因而此项研究一方面将建立一个新型的超声波电化学协同氧化处理废水的方法，另一方面，也为超声电化学的发展开辟了一个新的方向。这是本项目的一个最重要的特色和创新突破点。2、 设计并制造一种达到国际先进水平的超声波电化学双脉冲耦合协同处理难降解有机物废水的高效处理装置。难降解有机物废水的可生化性差，处理难度大，对于这类废水的处理，至今仍缺乏经济而有效的实用技术。本项目的超声波电化学双脉冲耦合协同处理难降解有机物废水的处理装置，不但对难降解有机物废水的处理具有理想的功效，并且还具备高效、低成本、低能耗、设备相对简单、反应条件温和、无需加入化学处理药剂、安全、环保等特点，而且由于本技术的超声波和电解都来源于电能，很容易通过可编程控制器（PLC）进行调节和控制，通过电压、电流、超声波功率、频率等参数的调节范围的设定，超声波电化学双脉冲耦合协同废水处理装置可以设计成处理多种有机污染物的通用设备。而且这种处理设备也很容易通过可编程控制器（PLC）实现处理过程在线自动化监控。因此，本项目建立超声波电化学双脉冲耦合协同处理装置，具备强大的市场竞争优势，市场化前景广阔。而有关此类装置的研究报道，目前在国内外文献中也尚未出现。因此，这也是本项目的特色和创新突破点之一。预期本项目将获得如下知识产权：1、关于超声波与电化学双脉冲耦合协同处理方法的国外发明专利一项。2、关于超声波与电化学双脉冲耦合协同处理方法的国内发明专利一项，此项专利目前已经完成申请。另外一项关于超声波电化学双脉冲耦合协同处理难降解有机物废水的高效处理装置的国内发明专利一项，共两项发明专利。3、关于超声波电化学双脉冲耦合协同处理难降解有机物废水的高效处理装置的构造的国内新型实用专利两项。二、现有工作基础与优势(一).项目主要研究技术内容的国内外发展现状与趋势，国内现有技术基础 目前国内外已经将多种常规处理工艺用于难降解有机废水的处理［1］，其中较为常用的主要有化学氧化法［2-3］、催化氧化法［4-5］、膜分离法［6］、萃取法［7-9］、吸附法［10-11］、混凝沉降法［12］、生化法［13-15］等，，但是这些常规处理工艺对于有毒、有害难降解有机污染物不同程度地存在降解不完全、处理效率低、工艺复杂、过程不易控制以及处理成本高等问题，难以达到良好的处理效果，有些还会造成二次污染问题,因而对于这类废水的处理，至今仍缺乏经济而有效的实用技术。近年来电化学氧化法引起了越来越多研究者的关注，这种方法具有氧化能力强、降解效率高、降解速度快、反应条件温和,、无需加入化学药剂、环境友好、易于操作和远程控制，适应面广等优势［16-21］。但其在应用过程中往往产生极化效应导致的电耗升高、处理效率降低、成本增高等缺点，使其在工业应用方面受到很大限制。近年来，超声降解作为一种新型的废水处理技术，正受到越来越多的关注。大量的文献报道和实验结果表明:它集高级氧化技术、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术于一身，不仅可以改善反应条件，加快反应速度和提高反应产率，还能使一些难以进行的化学反应得以实现.因而国内外研究者们进行了很多将超声降解应用于难降解有机物废水处理的研究工作［22-30］。这种处理方法原理主要是通过超声波的空化作用产生的局部高温、高压和强氧化性自由基使得难降解有机物发生氧化降解。而要发生空化作用，必须使超声波声压达到空化阈值以上，这将需要较大的超声波功率。因此，采用超声降解方法处理难降解有机物废水，往往需要耗费较大的超声波能量，因而这种方法的成本很高，处理效果也受到了较多的限制。在废水的电化学处理过程中，随着电极反应的进行，由于反应物扩散速度和电化学反应速度的限制，往往会产生电化学极化或浓差极化，从而导致反应速度降低和电耗增加。而且电解的反应物常常会聚集在电极附近，甚至会在电极上生成一层反应膜,导致电极活性下降。这些因素都会使电化学反应器的处理能力降低，因此，如何减少极化、提高电流效率和电极活性,是提高电化学法处理难降解有机物废水的处理效果的一个关键问题。而超声技术是解决上述问题的有效方法。利用超声波产生的强化传质效应,即超声波能破坏液固界面上的滞流层,强化反应物从液相主体向电极表面的传质过程［31-33］，消除由传质扩散而引起的浓差极化。同时超声波空化作用产生的瞬间高温高压还可以活化反应物及电极表面，从而提供电极反应的活化能，促进电极和反应物之间的电子转移过程［34］，消除电化学极化，加速电极反应。而且超声波的空化效应,还可在电化学反应中使电极不形成覆盖层,或当电极活性下降到一定程度后用超声波处理以消除电极表面的杂质,使电极复活;超声波还可使难降解有机物在水溶液中充分分散,从而大幅提高反应器的处理能力。由于超声波辅助电化学氧化方法具有能够氧化降解一般方法不能降解污染物、处理过程无需添加任何药剂、设备相对简单、容易设计成满足各种特殊要求的处理装置、反应条件温和、安全、可靠、高效、绿色、环保等方面的优势［35］，因此超声波辅助电化学氧化的方法得到了国内外研究者的重视，已经成为电化学氧化方法研究的一种新的发展趋势。Mehmet［36］的研究表明高频及低频的超声波都能够有效促进水中残留的除草剂4,6-地乐酚-o-甲酚以及2,4-二氯苯氧基乙酸的电化学氧化降解，而低频（20kHz）的超声波效果更好。Maria［37］研究超声波辅助电化学氧化处理活性蓝19（活性艳蓝KN-R）废水的效果和机理，发现在超声波频率为80kHz，溶液pH值为8，活性蓝19浓度为50mgL-1的情况下，超声波辅助电化学氧化能够在120分钟的时间内，使含未水解活性蓝19染料的废水中的总有机碳降低54.47%，使含水解活性蓝19染料的废水中的总有机碳降低81%，并使其完全脱色。而其氧化降解的动力学机理符合一级反应的特征。Jih-Hsing［38］采用超声波辅助电化学氧化的方法处理废水中的铜的EDTA络合物，发现这种处理方法不但能够将废水中的95.6%的铜沉积回收，还能够将84%的EDTA氧化降解。Abramov［39］的研究表明，由于废水中1,3-二硝基苯以及2,4-二硝基苯高度的化学稳定性，臭氧以及超声波辅助臭氧氧化都无法将其氧化降解，超声波辅助电化学氧化则可以将其氧化降解，而添加臭氧以后，则可以有效提高其超声波辅助电化学氧化降解的速度。Klima［40］探讨了超声波促进电化学反应的四种可能的机理（声流、空化微液流及涡流、空化微射流及空化冲击波）以及超声电化学反应器的优化设计方法，认为超声波空化微射流的作用是超声波促进电化学反应的主要机制，其不但能将电极反应扩散层厚度降至1μm以下，而且还能够活化电极表面。而通过将超声波能量集中分布在工作电极周围以及产生谐振是提高反应效率，降低能耗的有效方法。Verónica［41］研究了四氯乙烯的硫酸钠溶液的超声电化学降解过程，发现如果超声波的功率较低的情况下，由于空化作用不能发生，超声波对四氯乙烯电化学降解的促进作用很小。一旦超声波功率超过一定值，空化作用发生以后，超声波就可以对四氯乙烯电化学降解的产生较大的促进作用，而此时再增加超声波功率，其效果就不会再明显增加。缪娟［42］的关于超声辅助电解氧化法处理罗丹明B废水的研究表明，超声辅助电解氧化法可以在120分钟的处理时间内使罗丹明B废水脱色率达到98.97%,COD去除率达到88.11%。然而，超声波一方面可以有效增强电化学氧化过程的速度和效果，另一方面，超声波引起的声流和微流也扰乱了电解反应时离子的定向运动，削弱了通常无超声波作用时的电极反应，而超声空化不断产生的大量的介电性空泡也会降低电解液的导电性，抑制电解过程进行［43］。因而超声波也会对电化学反应起一些互为相反的影响［44］。而同时使用电解和超声波也会大大增加能耗。因此，为了使超声波和电化学氧化的协同效果达到一个理想的程度，就必须改变和优化超声波和电化学两种效应的协同方式，使超声波对电化学过程的促进作用得到增强，同时消除超声波对电化学过程的阻碍作用。而有关改变和优化超声波和电化学两种效应的协同方式的研究，目前在国内外文献中尚未报道。研究表明，采用脉冲超声波，在消耗同样能量的情况下，其超声波产生的效果可以比连续超声波提高20%［45］，且采用脉冲超声波辅助电解，还可以减轻超声波对电极的空蚀作用，延长电极使用寿命。而采用脉冲电解，不但能够降低能耗［46］，而且还可以促进自由基的产生，提高电化学氧化的效果［47］。而本项目组在成功的采用超声波辅助浸取分离方法，分离工业废弃物中的不同组分，取得多项成果的基础上［48-57］，对超声波和电化学两种效应的协同方式进行了研究，建立了脉冲超声波和脉冲电解交替进行的超声波与电化学双脉冲协同处理方式，申请了国家发明专利［58］。这种新型的超声波辅助电化学反应方式使不同的机理在短时间内反复交替作用，产生高效的叠加、协同效应，既能增加氧化电流效率、降低能耗，又能加速反应过程，同时延长了电极使用寿命。本项目研究通过对超声波电化学双脉冲协同处理工艺的研究，建立一个高效、安全、低成本、低能耗去除难降解有机物的新型废水处理方法和装置，为消除难降解有机物废水对环境的污染，提供可靠的技术保证。参考文献GuidoB,SilviaB,CarloR,LauraA.Technologiesfortheremovalofphenolfromfluidstreams:Ashortreviewofrecentdevelopments.JournalofHazardousMaterials,2008,160(2-3):265-288.RuiCM,RodrigoJGL,RosaMQF.Lumpedkineticmodelsforsingleozonationofphenoliceffluents.ChemicalEngineeringJournal,2010,165(2):678–685.GirishRP,HedauS,GedamNNNR,NandyT.TreatmentofRefractoryOrganicsfromMembraneRejectsusingOzonation.JournalofHazardousMaterials,2011,doi:10.1016/j.jhazmat.2011.02.030.Kyoung-HunK,Son-KiI.Heterogeneouscatalyticwetairoxidationofrefractoryorganicpollutantsinindustrialwastewaters:Areview.JournalofHazardousMaterials,2011,186(1):16–34.DapengL,JiuhuiQU.Theprogressofcatalytictechnologiesinwaterpurification:Areview.JournalofEnvironmentalSciences,2009,21(6):713–719.SabinoDG,MaurizioG,GiovanniDF.Treatmentoftannerywastewaterthroughthecombinationofaconventionalactivatedsludgeprocessandreverseosmosiswithaplanemembrane.Desalination,2009,249(1):337–342.Chang-haiL.RecoveryofAnilinefromWastewaterbyNitrobenzeneExtractionEnhancedwithSalting-OutEffect.BiomedicalandEnvironmentalSciences,2010,23(3):208-212.MuthuramanaG,TjoonTT.Extractionofmethylredfromindustrialwastewaterusingxyleneasanextractant.ProgressinNaturalScience,2009,19(10):1215-1220MuthuramanaG,TjoonTT,CheuPL,NorliI.Extractionandrecoveryofmethylenebluefromindustrialwastewaterusingbenzoicacidasanextractant.JournalofHazardousMaterials,2009,163(1):363-369.LunaaY.OtalaE,VilchesaLF,ValeaJ.QuerolbX,FernándezPC.Useofzeolitisedcoalflyashforlandfillleachatetreatment:Apilotplantstudy.WasteManagement,2007,27(12):1877-1883.HardyT,KatjaG.Tertiaryactivatedcarbontreatmentofpaperandboardindustrywastewater.BioresourceTechnology,2005,96(15):1683-1689.JasonD,PeterG,PaulL.SimultaneouscolourandDONremovalfromsewagetreatmentplanteffluent:Alumcoagulationofmelanoidin.WaterResearch,2009,43(2):553-561.WeiW,WenchengM,HongjunH,HuiqiangL,MinY.ThermophilicanaerobicdigestionofLurgicoalgasificationwastewaterinaUASBreactor.BioresourceTechnology,2011,102(3):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tedcircuitboardwastesludgebyleachingseparation.JournalofHazardousMaterials,2009,170,(1):430-435.FengchunX,TingtingC,YangM,etal.RecoveryofCuandFefromPrintedCircuitBoardwastesludgebyultrasound:Evaluationofindustrialapplication.JournalofCleanerProduction,2009,17,(16):1494-1498.ChunchengL,FengchunX,YangM,etal.Multipleheavymetalsextractionandrecoveryfromhazardouselectroplatingsludgewasteviaultrasonicallyenhancedtwo-stageacidleaching.JournalofHazardousMaterials:2010,178,(1-3):823-833.ZhiyuanH,FengchunX,YangM.UltrasonicrecoveryofcopperandironthroughthesimultaneousutilizationofPrintedCircuitBoards(PCB)spentacidetchingsolutionandPCBwastesludge.JournalofHazardousMaterials:2011,185,(1):155-161.谢逢春.超声波活化浸取分离重金属污泥中个金属组分的方法[P].CN100412212C：2008-08-20FengchunX,YangM.UltrasoundAssistedHeavyMetalRecovery.[P].Patentapplicationnumber:20090250408;IPC8Class:AC02F1100FI;USPCClass:210748.李海英.线路板污泥的资源化处理方法的研究.华南理工大学硕士学位论文：2009.6.李春城.超声波强化两步酸浸法处理电镀污泥新工艺的研究.华南理工大学硕士学位论文：2010.6.蔡婷婷.超声波辅助不同重金属浸出和沉降过程及机理的研究.华南理工大学硕士学位论文：2010.6.黄智源.超声波作用下酸性蚀刻废液与线路板污泥同步处理回收铜的新工艺的研究.华南理工大学硕士学位论文：(预期答辩时间：2011.5)谢逢春.一种超声波电化学双脉冲协同氧化处理废水的方法[P].CN201110040900.5：2011(二)．课题申请单位及主要参与单位研究基础华南理工大学是直属教育部的全国重点大学，有50多年的历史，现为为“211工程”和“985工程”院校。经过50多年的建设和发展，华南理工大学成为立足华南，面向全国，以工见长，理工结合，管、经、文、法多学科协调发展的综合性研究型大学。目前，学校共设有24个学院，1个独立学院（广州汽车学院）；14个博士学位授权一级学科，30个硕士学位授权一级学科，73个博士点，176个硕士点，2个一级学科国家重点学科（包含7个国家重点学科），3个二级学科国家重点学科，2个二级学科国家重点（培育）学科，7个一级学科广东省重点学科，12个二级学科广东省重点学科，有工程硕士（22个领域）、建筑学硕士、工商管理硕士（MBA、EMBA）、公共管理硕士（MPA）、风景园林硕士、法律硕士6个专业学位授予权，有19个博士后科研流动站，76个本科专业。学校拥有一批有较强实力的科研机构及技术开发基地，其中包括3个国家重点实验室、2个国家工程研究中心、2个国家工程技术研究中心、3个国家工程实验室（与企业合建），6个教育部重点实验室、4个教育部工程研究中心、8个广东省重点实验室，7个省级人文社科重点研究基地等省部级以上科研机构54个，以及国家甲级建筑设计研究院、国家大学科技园，并以此为依托形成了众多重点科研基地，承担了一大批国家、省市的重点科研任务，形成了多学科门类、多专业联合攻关，基础研究、应用研究、开发研究一条龙的科研格局。学校坚持科学研究面向市场、科技成果转化进入市场，2009年学校实到科研经费突破7亿元，有效专利总量居全国高校前五名，是全国第一批企事业专利试点工作先进单位。成都碧瑞卡环保科技有限公司是一家高科技环保企业，为美国环保领域的资深权威专家所创办，拥有雄厚的技术资源和资金实力，并具备多年的环保工程的实际运作经验。中本项目中，成都碧瑞卡环保科技有限公司提供大部分的研发资金。关于超声波在工业废弃物处理中的应用，本项目组已经进行了长期的研究，奠定了雄厚的研究基础。本课题组进行的工业废弃物超声波辅助浸取分离方法和机理的研究，已经取得了多项成果，探明了各种因素对超声波辅助浸取分离效率的影响机理，建立了超声波辅助浸取分离的动力学模型，在SCI一区顶级刊物上发表了多篇研究论文，获得了国家发明专利授权，申请了国际发明专利，一个低成本、高效率、零排放的超声波辅助浸取分离方法已经建立并实现了产业化，建成一个国内首创的采用超声波辅助浸取分离方法进行重金属废弃物资源化、无害化处理的全回收、零排放的产业化基地，通过了广东省科技厅的产学研项目验收。通过这些研究工作，本项目组已经获得了关于超声波空化作用对各类反应传质过程及分子活化过程影响机理的深刻认识，充分掌握了将超声波应用于各类反应的研究方法和实验技巧，并建立了一整套实验装置及仪器设备。关于超声波电化学双脉冲协同处理方法的研究，本项目组已经进行了进行了相当长一段时间，建立了研究平台，取得了研究成果，证明了采用脉冲超声波和脉冲电解交替进行的超声波辅助电化学氧化方法，可以较大的降低能耗，提高处理效果，并申请了国家发明专利（申请号CN201110040900.5）（为不影响此专利授权，因而暂未有相关刊物论文正式发表）。因此，本项目组具备进行本项目研究的充分条件和雄厚基础，能够确保按期完成本项目的各项研究目标和预期成果。本项目组近年发表的关于应用超声波处理工业废弃物的刊物论文：(1).FengchunXie,HaiyingLi,YangMa,ChunchengLi,TingtingCai,ZhiyuanHuang,GaoqingYuan.Theultrasonicallyassistedmetalsrecoverytreatmentofprintedcircuitboardwastesludgebyleachingseparation.JournalofHazardousMaterials,2009,170,(1):430-435.（SCI一区顶级）(2).FengchunXie,TingtingCai,YangMa,HaiyingLi,ZhiyuanHuang,GaoqingYuan.RecoveryofCuandFefromPrintedCircuitBoardwastesludgebyultrasound:Evaluationofindustrialapplication.JournalofCleanerProduction,2009,17,(16):1494-1498.（SCI收录）(3).ChunchengLi,FengchunXie,YangMa,TingtingCai,HaiyingLi,ZhiyuanHuangandGaoqingYuan.Multipleheavymetalsextractionandrecoveryfromhazardouselectroplatingsludgewasteviaultrasonicallyenhancedtwo-stageacidleaching.JournalofHazardousMaterials:2010,178,(1-3):823-833.（SCI一区顶级）(4).ZhiyuanHuang,FengchunXie,YangMa.UltrasonicrecoveryofcopperandironthroughthesimultaneousutilizationofPrintedCircuitBoards(PCB)spentacidetchingsolutionandPCBwastesludge.JournalofHazardousMaterials:2011,185,(1):155-161.（SCI一区顶级）本项目组指导的关于应用超声波处理工业废弃物的研究生学位论文：（1）.李海英.线路板污泥的资源化处理方法的研究.华南理工大学硕士学位论文：2009.6.（2）.李春城.超声波强化两步酸浸法处理电镀污泥新工艺的研究.华南理工大学硕士学位论文：2010.6.（3）.蔡婷婷.超声波辅助不同重金属浸出和沉降过程及机理的研究.华南理工大学硕士学位论文：2010.6.（4）.黄智源.超声波作用下酸性蚀刻废液与线路板污泥同步处理回收铜的新工艺的研究.华南理工大学硕士学位论文：(预期答辩时间：2011.5)本项目组关于应用超声波处理工业废弃物的专利：（1）．FengchunXie,YangMa.UltrasoundAssistedHeavyMetalRecovery.[P].Patentapplicationnumber:20090250408;IPC8Class:AC02F1100FI;USPCClass:210748.:2009-2-12（2）． 谢逢春.超声波活化浸取分离重金属污泥中个金属组分的方法[P]].CN200610123672.7：2006-11-21.授权公告号：CN100412212C本项目组申请的关于超声波电化学双脉冲处理工业废水的专利：谢逢春.一种超声波电化学双脉冲协同氧化处理废水的方法[P].CN201110040900.5：2011-02-18.近年申请的其它专利：（1）． 仇嘉英，谢逢春.固相流动沉降分离技术[P].CN200410052303.4：2004-11-2.授权公告号:CN100441745C（2）．谢逢春.线路板厂废弃污泥的资源化处理方法[P]].CN200510033278.X：2005-2-25.授权公告号:CN1（3）．谢逢春.固-液-液三相萃取分离方法[P].CN200410052529.4：2004-12-7.授权公告号:CN1293211C本项目组取得的应用超声波处理工业废弃物的成果：谢逢春等.金属污泥循环利用的零排放处理工艺的产业化实施，于2010年5月通过省科技厅结题验收。成果登记号:惠科登字［2010］12。本课题组近年获得的其他相关科研成果：（1）． 谢逢春，周笃辉，庞流等.线路板厂废弃污泥的资源化、无害化处理[科技成果].成果登记号：粤科成登字20070105。本课题组完成的科研项目（1）、项目名称：线路板蚀刻废液消除氨氮污染的资源化处理零排放、全回收工艺的研究.项目编号：2010C010002011.经费来源：广东省惠州市科技计划项目.起止年月：2010-01～2012-03.主持人：谢逢春。（2）、项目名称：重金属废弃物的超声波辅助浸取分离方法及机理的研究.项目编号：20777020.经费来源：国家自然科学基金项目.起止年月：2008-12～2010-12.主持人：谢逢春。（3）、项目名称：重金属污泥循环利用的零排放处理工艺的产业化实施.项目编号：2007B090400037.经费来源：广东省教育部产学研结合项目.起止年月：2007-01～2009-12.主持人：谢逢春。（4）、项目名称：超声波辅助浸取分离技术在污泥处理中的应用研究.项目编号：2008Z1—E481.经费来源：广州市科技计划项目.起止年月：2008-04～2010-4.主持人：谢逢春。（5）、项目名称：实现线路板厂废弃污泥的资源化、无害化处理工艺的产业化.项目编号：2005G69.经费来源：惠州市科技计划项目.起止年月：2005-09～2006-12.主持人：谢逢春。（6）、项目名称：线路板蚀刻废液资源化处理的清洁生产工艺研究.项目编号：2005－SZ－30.经费来源：广州市白云区科技计划项目.起止年月：2005-06～2007-06.主持人：谢逢春主持。（7）、项目名称：实现工业废弃物无害化、资源化处理工艺的产业化.项目编号：2004B16001199.经费来源：广东省科技科技计划项目.起止年月：2004-03～2006-03.主持人：谢逢春。本课题组近年获得的相关奖励：（1）．谢逢春，周笃辉，庞流，刘仕文.线路板厂废弃污泥的资源化、无害化处理.广东省2007年度环境保护科学技术奖三等奖，2007（2）．谢逢春，周笃辉，庞流，刘仕文，李海英，张高升.线路板厂废弃污泥的资源化、无害化处理.2007年度惠州市科学技术奖二等奖,2008.由于本项目组对超声波在工业废弃物的处理已经进行了长期研究，对超声波电化学双脉冲协同处理方法的研究也已经进行了相当长一段时间，已经建立了相应的研究平台，具备了一系列的大型、中型和小型超声波发生装置，电化学氧化处理装置，小型的可编程控制器（PLC），以及一些钛基氧化物涂层工作电极。另外本学院和本校拥有很多较先进的科研用的仪器设备，本项目的研究可以使用这些仪器进行实验，并且还可以利用广州地区科学仪器协作共用网，较为方便的使用入网仪器。华南理工大学化学科学学院基础化学实验中心部分仪器仪器名称仪器型号仪器规格生产厂家生产国家等离子体原子发射光谱仪PRODIGYICP－AES检测限0.5～5ng∕ml;分析精密度：R.S.D≤2%;长时间稳定性：R.S.D≤4%;分辨率：0.006nm∕mm美国LEEMAN-LABS公司美国高效液相色谱Summit680HPLC流量范围：0.001-10/min

；流速精度：＋0.1%

at

1ml/min；波长范围：200-595nm,

程序可调；光谱分辨率：1.9nm

；波长精度：±0.75nm(UV),±1.5nm(Vis)美国Dionex公司美国气相色谱/质谱联用仪GC/MSTraceDSQ分子量范围：（2－1023）amu；分辨率：m＝1000amu时，可调至2500；检测极限值：EI源S∕N>10∶1。美国Finnigan公司美国离子色谱仪ICS-1000流动范围：0.05-5.0ml/min；流动精度：<0.2%；流量准确度：＜±2μL/min；分辨率：0.1nS；线性：1％在1mS；满刻度输出范围：0－15000μS美国Dionex公司美国电化学工作站AutoLAB最大输出电流：±80mA；最大输出电压：±12V;电位精度：±0.2%；电位分辨率：30μV；电流精度：0.2%；电流分辨率：0.0003%瑞士万通公司瑞士傅立叶变换红外光谱仪Tensor27测试波数范围：4000～400cm-1；波数精度：≤0.1cm-1；分辨率：德国BRUKE公司德国紫外可见分光光度计U3010光谱范围：（190~2500）nm；波长准确度：±0.5nm；波长重复性：±0.5nm；分辨率：分辨深度>20%。日本HITACHI公司日本热分析仪SDTQ6000温度范围：室温至1500℃；样品容量：200

mg；天平灵敏度：0.1μg

；DT灵敏度：0.001

℃

；量热精度/准确度：

+/-

2

%美国TA公司美国华南理工大学测试中心部分仪器仪器名称仪器型号仪器规格生产厂家生产国家分析型透射电子显微镜JEM-100CXII晶格分辩率：2.04放大倍率：100~320,000×加速电压：20~120kV日本电子公司日本高分辩透射电子显微镜CM300晶格分辩率：0.14nm放大倍率：57~1,000,000×加速电压：50~300kV飞利浦公司菏兰分析型扫描电子显微镜S-550分辩率：0.6nm放大倍率：20~200,000×加速电压：1~30kV日本日立公司日本场发射扫描电镜LEO1530VP分辩率：1nm(20kV)放大倍率：20X~900，000X加速电压：0.1Kv~30kV德国LEO公司德国原子吸收光谱仪Z-5000型波长范围：190~900nm火焰法、石墨炉法金属元素分析下限：ppb级日本日立公司日本全自动X射线衍射仪D/max-IIIA电压、电流稳定度：±0.03%θ精确度：±0.002°日本理学公司日本傅里叶变换红外谱仪Vector33分辨率0.3中红外7500~3700信噪比30000:1（峰/峰值）近红外15000~5400德国Bruker公司德国超导核磁共振谱仪AVANCEDigital400MHzNMR德国Bruker公司德国俄歇电子能谱仪AES-430S分辨率≤0.3%信噪比≥50质量分析仪分辩率≤2M质量分析仪灵敏度≥1×c/s刻蚀率：2nm/min。日本ANELVA公司日本项目主持人谢逢春：男，副教授，博士，硕士导师，1988年研究生毕业进入华南理工大学化学系进行教学科研工作，从事工业废弃物资源化、无害化的研究二十多年。主持过多项关于工业废弃物资源化、无害化处理的国家、省、市科技计划项目，共申请相关国家发明专利5项，国际专利一项，获授权4项，获得相关科技成果两项，获相关科技奖励两项，在SCI一区顶级国际刊物上发表论文多篇，并担任（ACS)“EnvironmentalScience&Technology”、“JournalofHazardousMaterials”等多家环保领域国际顶级刊物的审稿人。项目组成员马阳：男，博士，1963年出生，成都碧瑞卡环保科技有限公司创办人，1997年在美国犹他州立大学环境工程专业获博士学位，毕业后在AECOM公司任高级工艺工程师、高级项目工程师、技术指导，参加和主持了多项国际著名的环保工程项目，拥有丰富的难降解有机物废水处理的实际经验。项目组成员袁高清：男，汉族，1963年出生，广东雷州人，副教授，硕士生导师。1983年毕业于华南师范大学化学系，同年考入四川大学化学系攻读硕士研究生，1986年毕业获理学硕士学位，毕业后到华南理工大学应化系工作至今。工作期间在职攻读应用化学专业博士研究生，获工学博士学位。2000年聘为副教授，从2003年开始招收培养硕士研究生。主要从事应用化学、物理化学方面的科研、教学工作，在塑料电镀、粉末涂料、电池材料、胶粘剂、高温燃煤固硫剂、电镀添加剂、纳米材料合成、电化学有机合成、新型催化材料合成及应用、CO2的转化利用等方面已取得了一些研究成果。至今为止，已参与承担国家级、省级和企业科研项目累计10项以上，发表论文三十多篇，通过省级鉴定科研成果2项。近期科研获奖项目和论文代表作如下：1．《乙酸-丙烯直接酯化合成乙酸异丙酯新工艺及催化剂》研究成果已工业化应用，为企业创造了良好的经济效益，2007年获教育部颁发的科学技术进步奖二等奖（第二完成人）。2．Gao-QingYuan,Huan-FengJiang,ChangLin,Shi-JunLiao.Efficientelectrochemicalsynthesisof2-arylsuccinicacidsfromCO2andaryl-substitutedalkeneswithnickelasthecathode.ElectrochimicaActa2008,53（5）:2170-2176.3.Gao-QingYuan,Huan-FengJiang,ChangLin.Efficientelectrochemicaldicarboxylationofarylacetyleneswithcarbondioxideusingnickelasthecathode.Tetrahedron2008,64:5866~5872.4．Gao-QingYuan,Huan-FengJiang,ChangLin,Shi-JunLiao.Shape-andsized-controlledelectrochemicalsynthesisofcupricoxidenanocrystals.JournalofCrystalGrowth2007,303（2）:400-4065.YuanGao-Qing,ShanYan-Juan,JiangHuan-Feng.Mg(OH)Cl/KIasahighlyactiveheterogeneouscatalystforthesynthesisofcycliccarbonatesfromCO2andepoxidesundersolvent-freeconditions.Chine