《中灿科技微水发电——解密 减弱环境污染的黑科技》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2019-09-23
  • 进入20世纪以后,城市化建设就像一把双刃剑,在给人类带来巨大经济效益、推动社会进步的同时也造成了环境污染等负面影响。

    现代城市环境污染问题如电池对水域的污染、火力发电对空气的污染已经严重阻碍了社会发展,并且威胁到了人类健康。

    以下是造成城市环境污染问题的主要原因:

    第一:水域污染造成水体污染的物质种类有:有机有毒物质、无机有毒物质、耗氧污染物、植物营养污染物、病源微生物、放射性污染物等。我国城市及其附近河流仍以有机污染为主,主要污染指标是石油类、高锰酸盐指数和氨氮。

    第二:我国城市的空气污染仍为煤烟型为主,主要污染物是二氧化硫、二氧化碳和烟尘。

    第三、固体废物污染包括工业废弃物、建筑垃圾和生活垃圾等。

    第四、噪声污染我国多数城市的噪声处于中等污染程度。

    第五、污染土壤的污染源包括电池、化肥农药、工业废水、废渣以及生活污水和垃圾等。

    而目前中国水域污染问题和空气污染问题最为严重,废电池的随意丢弃和火力发电的使用,带来了恶劣的环境污染现象。今天我们就拿电池的废弃量和火力发电来分析,带来环境污染的首要原因。

    电池对水域、土壤的污染尤为严重,因我国是电池生产和使用大国,每年电池的产量和消耗量达140亿只以上,占世界总产量的三分之一。我国目前对废电池的环境管理基本上处于空白.每年报废的上百亿只废电池大部分随意丢弃,对生态环境和公众健康构成了潜在威胁。

    在农业灌溉、净水器、污水处理、智能卫浴等领域都需要大量电池,以智能卫浴为例,按中国300000座公厕计算,每年需要电池30000000——50000000节电池。按一年废电池总数140亿计算,废电池累积长度可绕地球17圈。一颗电池污染48000杯水,那么废电池一年将污染6720000亿杯水。相当于6720000000立方米,那么十年将污染多少水资源?二十年又将污染多少水资源?一百年后地球上是否还有纯净水?

    中国空气污染愈来愈严重,因中国以火力发电为主要供电方式,其发电量在总发电中所占比重为70%以上。众所周知,“火力发电”对空气的污染尤为严重,火力发电大量排放二氧化碳,空气质量直线下降,平均每发出一百度电需要排出78.5千克二氧化碳。据国家能源局公布,2018年全社会用电量为68449亿千瓦时,同比增长8.5%,增速创下7年来新高,排放出37612.7255亿千克二氧化碳,可想而知这将对人类健康造成多大的危害。少用一度电,人类就能多呼吸一口新鲜空气。

    面对日渐严重的污染问题,我们真的就坐以待毙吗?能不能不用电源?能不能不用电池?多数人的答案一定是不能,电如今成了我们生活中不可缺少的一部分,我们无法想象没有电能源的生活将会怎样?而少数人的想法是找出减少甚至替代电能源的办法。

    中灿科技就是那少部分人,为了人类长远发展,研发出“微水发电”专利技术,利用管道中水流的动能转换为电能,真正带您进入“无源”时代。中灿始终坚持以“安全、节能、绿色、环保”为生产理念,产品适合未来发展趋势。“微水发电”系列产品应用领域广泛:如农业灌溉、景观喷泉、污水处理、智能卫浴、净水器、智能水表、园林灌溉等,未来将遍布更广阔的领域。

    微水发电将会是未来发展的主流趋势,为了避免电池造成的环境污染、为了避免使用火力发电带来的二氧化碳等有害物质的排放量、为了人类的长治久安发展,请选择中灿科技“微水发电”产品。中灿科技“微水发电”这项技术的发明为国家节省了不可估量的电源,也将为中国的长治久安发展提供强大支撑与保障。

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    • 科学技术的发展,为解决黑臭水体污染治理的世界性难题提供了新选择。我国科学家研发出一种新材料,将其平铺在黑臭水体表面,太阳光照射两周内,可明显改善水质。今年初,相关成果获得国家自然科学奖二等奖,拥有发明专利50多项,已在上海、安徽、江苏等地成功示范,正成为整治黑臭水体和污染防治的利器。 这一科研成果,由中国科学院上海硅酸盐研究所首席研究员、北京大学化学与分子工程学院教授黄富强带领两家科研机构,历经7年攻关获得。其成功研发的新材料,由三维石墨烯管和黑色二氧化钛两种特殊材料混合而成,治污原理是“物理吸附+光化学催化降解”。 有害有机物是黑臭水体的“元凶”,治理黑臭水体关键是消除这些有机物。自然环境条件下,借助生态的自修复功能,水体中的有害有机物可以自行降解,但污染严重的黑臭水体自修复能力很弱,生态净化周期会比较长。新材料可帮助黑臭水体加快有毒有机物的降解速度,缩短水体净化时间,并重新开启生态环境的自修复净化能力。 黄富强介绍:“三维石墨烯管负责快速、更多地牢牢‘抓住’各类有害有机物;黑色二氧化钛作为光催化剂,可对高达95%的全太阳光谱进行高效、充分吸收,进而快速地将捕获上来的有毒有机物降解为二氧化碳和水。” 普通的石墨烯是二维的,形似平铺的纸张,而该团队研制的三维石墨烯管犹如立体的“蜂巢”,比表面积和中空体积增大,对有毒有机物的“抓取量”大大增加。 二氧化钛由于只能吸收仅占总太阳能5%的紫外光,不能吸收可见光和近红外光,降解有机物的效率较低。为改善二氧化钛吸光效率、进而提升有害有机物的降解速度,黄富强团队采用特殊工艺,制备出的黑色二氧化钛实现了高达95%的全太阳光谱吸收。 中国科学院院士张洪杰认为,黑色二氧化钛是该成果“核心中的核心”。几年前,美国密苏里大学陈小波教授研发出黑色二氧化钛,将对太阳光的吸收效率从5%提升到30%,引起学术界关注。 除治理黑臭水体,黄富强团队研究的新材料在处理印染废水、制革废水等工业污水方面也有突出成效。例如,添加1克新材料可吸附1.476克铅离子,简单酸化处理后,重金属离子可回收并被加工成各类高附加值材料。 在示范应用期间,团队在上海、安徽、江苏等地共铺设新材料光降解网3000多张,覆盖水域总面积近4万平方米。 在上海天山公园和中山公园,团队将涂覆有新材料的光降解吸附网铺在湖面后,不动水底淤泥,吸附网就能将有机物分解为二氧化碳和水,进而提高水体含氧量,增强水体自净化和生态修复能力。 上海轻工业环境保护技术研究所检测中心和江苏省环境科学研究院环境工程重点实验室的检测结果显示,治理仅7天后,化学需氧量、氨氮、总磷等代表性指标均从劣五类水改善至五类水以上。 在安徽省肥东县,团队对定光河污染较严重的中上游河段进行了治理。肥东县环保局水环境管理科主任薛铁成说,定光河是典型的复合污染河道,此次治理后,污水各项指标的去除率达60%以上。 新材料还具备成本比较优势。黄富强介绍,将新材料与市面主流材料进行实验室对比测试,针对印染废水、制革废水、造纸废水等典型的难降解高浓度有机废水,市面材料20分钟可降解完成,而新材料只需2-3分钟,降解速度大幅提高,但制备成本与市面材料相当。 陈小波表示:“该团队研发的独特制备方法具有很多技术优势,让大规模低成本生产黑色二氧化钛成为可能,这是一项突破性成果,将有力促进该材料的实际应用和商业化。” 记者了解,目前,这一成果的两大关键材料已走出实验室,实现快速、无污染、低缺陷规模化制备,由团队自主设计、搭建的低成本技术生产线已具备50吨年产能。
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    • 编译者:guokm
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    • 据国外媒体的一项最新分析显示:中国如能清理“朦胧”的天空,或将让国内规模巨大的太阳能电池板发电装机容量增加 13%,并带来数十亿美元的额外收入。瑞士苏黎世联邦理工学院的巴特·斯威茨(Bart Sweerts)从分布在中国各地的 119 个观测站获取了 1960 年到 2015 年之间的太阳辐射数据,并将其与二氧化硫和炭黑的排放数据相结合,用以调查人为因素造成的气溶胶使太阳能电池板的最大输出减弱了多少。相关研究发表在Nature Energy 杂志上。斯威茨和他的同事们发现:在这 55 年间,空气污染使潜在的太阳能发电减少了约 13%。 目前,放眼世界,中国的太阳能发电装机容量比其他任意一个国家都多。今年年初一家中国光伏行业组织表示,中国在 2018 年新增太阳能发电装机容量约为 43 千兆瓦(GW),同比下降 18%。不过,中国光伏产业协会(CPIA)表示,到 2018 年底,中国新一代光伏发电装机容量已经超过 170 千兆瓦。但与此同时,中国也是世界上大气污染问题比较严重的国家之一。 近年来,中国政府已开始着手处理大气污染问题并取得了相应的成果。2013 年 9 月,国务院公布了《大气污染防治行动计划》,提出在未来 5 年改善全国空气质量。到 2017 年底,中国已经实现了该《行动计划》中几乎所有主要目标。 而现在,我们知道这样治理大气污染也会带来很大的经济效益:因为晴朗的天空可以提高太阳能电池板的发电潜力。 1965 年 ~ 2015 年中国太阳能的利用率变化曲线(利用率指太阳能电池板的实际输出功率与最大输出功率之比)(来源:Bart Sweerts /Nature Energy) 根据研究推测,在 2016 年可能导致了 14 太瓦时(即 14 万亿瓦/小时)的发电量损失,这相当于突尼斯全国的年发电量。到 2030 年,预计中国的太阳能发电装机容量将比 2016 年增长 3 倍以上,届时这一数字很可能跃升至 74 太瓦时,相当于孟加拉国目前的总发电量。 如果没有大气污染,2016 年可新增的电力带来的价值可达 19 亿美元,而 2030 年的价值或将达到 67 亿美元。“这是相当大规模的电量和数十亿美元收入的损失。即使对于中国这样的国家来说,这个数字也是相当可观的。”斯威茨说。 早在 2017 年,也有类似研究指出了相似的结果。美国杜克大学、印度理工学院甘地讷格尔分校等机构的研究人员合作,分析了空气中的悬浮颗粒以及它们在太阳能电池板上形成的积尘对发电效率的影响。其结果表明,空气中的尘土和人造污染物会严重损害太阳能发电设备的效率,一些地区损失幅度超过 25%,装机容量较大的中国、印度和阿拉伯半岛等国家和地区受害最重。中国支持各地区在城市住宅或其他建筑上部署太阳能发电设备,但由于大气污染等相关问题,这些城市里的太阳能电池板受到了较为严重的打击。而且,人口密度越高的地区,大气污染问题也严重,所以相应的太阳能电池板的发电效率就越差。根据斯威茨的研究,他发现在 2010 年至 2015 年期间大气污染问题出现了“小逆转”,这表示中国政府对环境问题的治理初见成效。但他也警告说:“这距离研究开始时期的大气状况还差得很远。”大气污染的治理既关系到民生问题,也影响经济的发展,是需要长期得到关注和重视的。