摻硼金剛石(BDD)在廢水中的應用(陶夢宸）(1).pdf

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1、BDD摻硼金剛石(BDD)在廢水中的應用BDD電極（自主研發生產）在高含鹽、高濃度、難生化、高毒性、強酸堿廢水方面的應用匯報人：陶夢宸湖南新鋒科技有限公司中南大學粉末冶金國家重點實驗室有色金屬材料科學與工程教育部重點實驗室BDD匯 報 提 綱Report outline公 司 簡 介COMPANY PROFILEBDD產品應用情況B D D P R O D U C T A P P L I C A T I O N電 化 學 氧 化 技 術E L E C T R O C H E M I C A L O X I D A T I O N TECHNOLOGY321新鋒科技XINFENG TECHNOL

2、OGY01PART 1電 化 學 氧 化 技 術ELECTROCHEMICAL OXIDATIONTECHNOLOGY未來已來02電 化 學 氧 化 技 術ELECTROCHEMICAL OXIDATION TECHNOLOGY機理示意圖機 理直接氧化：污染物在電極表面直接被氧化。間接氧化：通過電化學反應生成具有強氧化性的中間產物，來間接氧化降解污染物。優 勢試劑是清潔反應物電子常溫常壓下操作，管理簡便裝置占地面積小，可移動調整電壓和電流保證出水水質穩定低壓直流電源降解，不耗費藥劑反應機理H2O OH +e-+H+2 OH H2O2Cl-+OH ClOH-03新鋒科技XINFENG TECHN

3、OLOGY 有機物的電化學氧化反應在電極/溶液界面進行，陽極材料直接影響有機物礦化過程的效率和選擇性，開發 能夠經濟高效降解有機廢水的陽極材料一直是電化學氧化領域的研究重點。從下圖可知，摻硼金剛石電極具有極高的析氧電位和最寬的電化學窗口，是電化學氧化處理難生化降解有機 廢水理想的陽極材料。BDD 電極金屬氧化物電極 PbO2、DSAPt電極 最寬的電化學窗口 極高的析氧電位 極低的析氫電位 耐強酸強堿腐蝕 惰性陽極不消耗新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY電 化 學 氧 化 技 術ELECTROCHEMICAL OXIDATION TECHNOLOGYBDD技術優勢04新鋒科技XINF

4、ENG TECHNOLOGY 采用氣相色譜質譜聯用儀器研究超聲輔助電化學 技術降解茜素紅過程路徑分析，推測可能的中間 產物，降解180min后產物以雙酚A物質為主，酚類 物質最終能分解為有機小分子、水、CO2等。電 化 學 氧 化 技 術ELECTROCHEMICAL OXIDATION TECHNOLOGY05新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY茜素紅降解路徑分析（開環斷鏈）電流密度廢水濃度初始pH溶液溫度電解質種類電解質濃度新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY電 化 學 氧 化 技 術ELECTROCHEMICAL OXIDATION TECHNOLOGYBDD降解影響因素

5、06新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY研究表明，BDD電極能有效降解各類有機廢水的污染物，例如醫藥/農藥化工、石化、焦化、冶煉、印染、造紙、制革、炸藥、制酒、垃圾滲濾液等領域的有機廢水。(1)酚類及其衍生物，如苯酚等，主要來自石油化工企業 (2)醫藥中間體，如17-雌二醇等，主要來自醫藥化工企業(3)染料與顏料，如甲基橙等，主要來自印染廠 (4)除草劑和殺蟲劑，如氯磺隆，主要來自農藥生產企業(5)表面活性劑，如洗車廢水等苯 酚17-雌二醇甲基橙氯磺隆表面活性劑腐殖酸電 化 學 氧 化 技 術ELECTROCHEMICAL OXIDATION TECHNOLOGYBDD適用范圍07新鋒

6、科技XINFENG TECHNOLOGYPART 2BDD應用情況APPLICATIONS OF BDD技術創新邁進n 農藥廢水 n 化工廢水 n 能源開采n 鋰電行業n 醫藥廢水n 乳化液n 垃圾滲濾液 n 其他08實驗原水嘧啶醇時長/h噸水電耗度/噸水CODmg/LCOD去除電耗 度/kgCOD去除率%氨氮mg/L總氮mg/LTOCmg/LBODmg/L嘧啶醇mg/L00760000.00 01246419915000684010462 41086089514.36 20%/49800 61615403514.69 29%/241710067/0123314385020.60 42%/40

7、12/16459.52700018.75 64%/5600/22763.54220.10 100%1.031391121/高鹽分高COD高毒性低B/C反應4小時，嘧啶醇降解至0；反應22小時，COD降解至42mg/L，氨氮1.03mg/L，TOC 121mg/L新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY09新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD10新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY時長h電耗度/噸水CODm

8、g/L負荷度/kgCOD去除率%氨氮mg/L總氮mg/LTOCmg/LBODmg/L吡啶mg/L00235500.00 0742369789003055890 4125.51877552.61 20%/6600 1327217.51452048.28 38%198925146250/0 BDD反應7小時，廢水中吡啶降解至0；BDD反應4小時，廢水的B/C由0.01提升至0.35。強堿性高鹽分高COD高毒性低B/C05000100001500020000250000246810 12 14 16 18 20COD mg/L時間/h硫雙廢水COD降解曲線時間/h電壓/V電流/A電極面積/cm2能耗

9、/kWh/mCOD/mg/LpH04.814.5150 977466244.85577.2376086-7284.87673.414410.58-9324.77769.65294.38-9364.77865.82301.78-9原水呈淡黃色，有輕微刺激性氣味，含磺酸鈉，硝酸鹽，氨氮，含微量錫，鐵；鹽含量達34%，無法蒸發結晶。反應降解過程中幾乎不產生泡沫，產生極少量沉淀，總氮全部轉化為硝酸鈉鹽。新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY11新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYB

10、 D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY12B D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD項目名稱：遼寧先達廢水來源：農藥生產處理水量：3300t/a投運時間：2022年10月，24h不間斷運行處理要求：處理后進生化系統電解時長/h電壓V電流A噸水電耗度/噸水CODmg/L08.09.009051826.959.0125.16034547.079.0252.34741467.139.0380.74202613新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF B

11、DD14新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY實驗時長 min電壓 V電流 ACOD mg/L氨氮TNpH04.9252676415.90 431.00 1.14 84.8251653241.40 284.10 1.18 17525133048.30 88.40 2.78 265.22542511.278.40 4.85 實驗時長 h電壓 V電流 ACOD mg/L氨氮TNpH04.532539360568.0 818.55.61 3.54.41255668280.5366.08.19 54.38251850165.2248.08.40 樹脂吸附后廢水蒸發母液廢水生化后廢水實驗時長 mi

12、n電壓 V電流 ACOD mg/L氨氮TNpH06.725312251.2 303.07.15 46.825175.349.655.56.81 86.52584.29.234.16.18 BDD應用BDD應用BDD應用原水樹脂吸附蒸發生化處理污水處理廠外排冷凝水產鹽BDD應用進水：500mg/L出水：90mg/L處理量280 m/dBDD應用進水：4000mg/L出水：2000mg/L處理量120 m/d母液廢水中主要成分：四氫亞胺、三氯甲烷四氯化碳、氯化鈉（少量產品及副產物）BDD應用進水：60000mg/L出水：5000mg/L處理量 20 m/d新鋒科技XINFENG TECHNOLOG

13、YB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD時間h電壓V電流A電極面積cm2能耗 kWh/mCOD/m g/LNH3-Nmg/LTDSs/cmpH06.8402452.580.4265005-625.4416.8420103232.37248255-635.2814806-745.421931.2259756-7主要成分：含吡啶、嗎啉等有機溶劑；廢水水量：30t/d；原工藝：石墨電極電解、鐵碳微電解、氣浮、生化等；廢水降解難度大，難以達標。降解要求：COD500mg/L，氨氮 50mg/L；降解后排入工業園區污水系統。原 水 10min 120min15B D D 應 用

14、 情 況APPLICATIONS OF BDD時間h電壓v電流A電極面積m2能耗kWh/mCODMg/LPH06.12800102275915.5622.11445.2562.55.2555.3574.56-735.1866.3339.256-7水樣200L，呈堿性，水電導率為26500s/cm，進入BDD電催化系統；調節電流強度為800A。16新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD17新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD18新鋒科技XINFENG TE

15、CHNOLOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD項目名稱：西安凱翔生物XFDT175一體化設備廢水來源：醫藥生產處理水量：200t/a投運時間：2022年8月，24h不間斷運行處理要求：處理后進生化系統污染物pHCODCr進水7-820000mg/L出水6-92000 mg/L19新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD項目CODcr含鹽量pH進水34700 mg/L5%3-4出水60 mg/L/6-9項目名稱：安徽愛成科技發展有限公司廢水類型：脂環二醇生產酸化廢水處理水量：5 m/d投運時間：

16、2022年7月，24h不間斷運行20新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD項目名稱：長嶺石化項目廢水類型：石化催化劑生產廢水（有機酸）建設時間：2022年11月，24h不間斷運行設計處理能力預估處理能力富余水ZIP慮液鈦硅污水池污水電滲析出水混合水51017201021新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY系統進水水質指標（ph無量綱，其它單位為mg/L）富余水ZIP慮液鈦硅污水池污水電滲析出水混合水44000180004000300015000B D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD22新鋒科

17、技XINFENG TECHNOLOGY運行參數1）電流密度：65 mA/cm2；2)運行電壓：7V3）BDD電極面積：8 m 4）一期處理量：9 t/d 二期處理量：12 t/d5）能耗：120KWh/t 時 間COD（mg/l）降解率0小時12880/0.5小時143088.9%1小時16998.7%1.5小時3699.7%項目名稱：一體化設備廢水來源：垃圾中轉站生化出水處理水量：10 m/d投運時間：2022年7月，24h不間斷運行處理要求：生化出水剩余難降解cod 氨氮 顯色基團的去除B D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD23新鋒科技XINFENG TECHNO

18、LOGYB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD24新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY項目名稱：邦普循環處理水量：50 m/d處理要求：達到綜合污水處理排放標準三級排放標準萃取廢水、蒸發前母液鹽分、有機物含量高蒸發焦化、堵塞、出鹽不暢、蒸發效率降低等問題有機物適量降解，解決以上問題，工程穩定運行。中間池生化系統BDD系統調節池MVR蒸發除重污染物pHCODCr氨氮進水6-9500mg/L100mg/L出水6-9200 mg/L40mg/LB D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD25新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY項目名稱：中

19、偉新能源廢水來源：鋰電生產處理水量：72 m/d污染物pHCODCr進水8-944000mg/L出水6-9500 mg/L項目名稱：湖南惠同新材XFDT350一體化設備廢水來源：金屬纖維生產處理水量：300 m/a投運時間：2022年6月，24h不間斷運行處理要求：達到綜合污水處理排放標準三級排放標準B D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD26新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY時間/min電壓/V電流/A電極面積/cm2電極能耗/kWh/m3COD/mg/L06.85017056.8281704.53140106.769.152156.7413.620206.

20、7818.110B D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD27新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY時間/min電壓/V電流/A電極面積/cm2能耗Kw/mCOD(mg/L)pH07.054.51500112.36106.985.2716156.857.756.56206.74 10.332.26時間min電壓V電流A電極面積cm2能耗kWh/mCODMg/L電導率s/cm09.684.5150073.35800310.082.546.6依次為煤焦油廢水、石油化工工業園廢水、電子材料生產廢水根據前面對各種不同類型水質的降解和分析，BDD 電氧化技術可對高有機廢水進行

21、前期預處理以降低毒性、提高可生化性，或者后段深度處理直接降解到達標：1，具強酸堿腐蝕性的各類廢水（氟離子除外）2，高有機物高鹽廢水（膜后濃縮液，MVR后濃縮液）3，有毒有害廢水（農藥、醫藥、精細化工廢水)4，定義為危廢的各類廢液（乳化液）5，提標改造及末端治理作為廢水處理的一個重要環節，BDD發揮其特有的優勢，針對廢水中難氧化降解有機物進行氧化分解，結合蒸發、膜過濾、生化、其它電化學、臭氧催化氧化、紫外催化氧化等工藝技術，實現廢水處理的穩定達標與節能降耗。B D D 應 用 情 況APPLICATIONS OF BDD28新鋒科技XINFENG TECHNOLOGYPART 3公司簡介COMP

22、ANY PROFILE新鋒科技29公司介紹：1999年中南大學功能薄膜材料與表面技術研究室成立，經過科研團隊20年不斷的技術突破和沉淀，于2019年成立湖南新鋒科技有限公司，總部位于湖南長沙中南大學科技園研發總部。公司生產基地位于寧鄉高新技術產業園區，占地面積三十畝。公司在航天科工、農藥、制藥、危廢、中石化、新材料、鋰電廢水等領域均有工程化穩定長期應用。2021年成為國家級高新技術企業、建成國內最大規模的摻硼金剛石電極產品生產線、是湖南省政府重點扶持的100家三高四新實現進口代替技術企業、中南大學研究生聯合培養基地、產品遠銷國外市場以及國外三十多所知名院校。30公司介紹：1999年中南大學功能

23、薄膜材料與表面技術研究室成立，經過科研團隊20年不斷的技術突破和沉淀，于2019年成立湖南新鋒科技有限公司，總部位于湖南長沙中南大學科技園研發總部。公司生產基地位于寧鄉高新技術產業園區，占地面積三十畝。公司在航天科工、農藥、制藥、危廢、中石化、新材料、鋰電廢水等領域均有工程化穩定長期應用。2021年成為國家級高新技術企業、建成國內最大規模的摻硼金剛石電極產品生產線、是湖南省政府重點扶持的100家三高四新實現進口代替技術企業、中南大學研究生聯合培養基地、產品遠銷國外市場以及國外三十多所知名院校。321992 92-99年余志明 瑞典皇家工學院 鉆研功能金剛石1999 中南大學 功能金剛石 研究團

24、隊成立2019 專利技術入股組建公司 啟動小試生產基地建設 首條第 I 代生產線投產 首個水處理中試案例運行2020 科技型中小企業認定 啟動中試生產基地建設 首個水處理工程化案例運行 第 II 代生產線迭代定型 中南大學研究生聯合培養基地建設2021 國家高新技術企業認定 啟動規?；a基地建設 第 III 代生產線迭代定型 大健康領域應用產品推向市場 湖南省高新技術產業科技創新引領計劃 湖南省“三高四新”企業名錄2022 27畝規?；a基地投產 湖南省新型研發機構 首個新能源電池材料廢水治 理案例 首個石油化工廢水治理案例 2022湖南未來之星Top100 金剛石電極應用領域拓展 第 I

25、V 代全自動連續生產線完成開發 完成年銷售增長2倍目標（1400萬元）未 來金剛石電極電化學應用金剛石涂層耐磨減摩應用金剛石電子溫控應用金剛石半導體器件應用快速成長，科創板/創業版上市31英國布里斯托大學聯合培養博士研究金剛石20年，發表論文160余篇申請專利120余項，長沙市優秀發明人中國優秀創新創業導師入選南京市領軍型科技創業人才中國真空學會薄膜專業委員會委員中國機械工程學會表面工程分會委員連續3年擔任中國環境科學學會難降解有機廢水處理分會主席魏 秋 平中南大學教授金剛石專家聯合創始人中南大學原副校長，主管科研部20年粉末冶金國家重點實驗室主任享受國務院特殊津貼專家國家有突出貢獻的中青年專

26、家中國材料研究學會副理事長國家新材料產業發展戰略咨詢專委會委員十三五國家重點研發計劃總體專家組專家863計劃新材料領域專家組成員863計劃國防先進材料專項總體組專家周 科 朝中南大學教授國家重點實驗室主任聯合創始人瑞典皇家工學院博士、博士后從事金剛石研究30年曾任中南大學國際交流與合作處處長曾任中南大學材料科學與工程副院長曾任中南大學材料學系主任國家精品課程“材料科學基礎”負責人長期擔任多家知名材料企業專家顧問余 志 明中南大學教授金剛石專家聯合創始人從事金剛石電子器件研究5年曾任武漢華星光電半導體顯示技術有限公司OLED事業部高級工程師以第一發明人申請專利15項入選2019年武漢黃鶴英才優秀

27、青年人才榮獲2020年度TCL集團優秀員工中南大學微納加工與器件制造實驗師王 一 佳華星光電高工半導體器件專家巴黎綜合理工大學博士（電化學專業）新加坡國立大學博士后研究員湖南省優秀碩士畢業生從事金剛石電化學研究近10年發表SCI論文27篇Functional Diamond 青年編委鄧 澤 軍巴黎綜合理工博士電化學專家研究金剛石10余年發表金剛石相關SCI論文50余篇授權專利30余項，國際PCT專利1項深圳真空技術行業協會專委會委員湖南省“互聯網+”大學生創新創業大賽優秀創新創業導師馬 莉中南大學副研究員刀具涂層專家深耕功能金剛石 30年+復合型人才隊伍+老中青人才結構，確保公司持續創新和技術

28、領先！公司集合了瑞典皇家工學院、英國布里斯托大學、巴黎綜合理工大學、新加坡國立大學、中南大學等國內外名校的金剛石、電化學、刀具涂層、半導體器件專家技術團隊，團隊成員38人，其中教授3人，副教授2人，講師2人，實驗師1人，全職科研助理5人，博士生7人，碩士生18人，通過“產學研”合作項目和研究生聯合培養基地，為公司培養打造了一支強大的技術研發隊伍。專家顧問公司簡介COMPANY PROFILE32新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY王寶峰創始人、總經理羅 浩副總經理伍水平副總經理羅立珍研發總監蔡群歡技術部經理l中南大學本科l多次創業經歷l電化學中級工程師，水處理高級工程師l主管人事部、財

29、務部、市場營銷部、公關宣傳部l中南大學本碩l晶澳太陽能、索日新能源、徐州核潤光能等企業長期擔任總經理、制造總監，從事生產管理15年以上l主管生產部、工程部、PMC部、綜合管理部l中南大學本碩l廣汽菲克、國際精密、山河智能等企業擔任美國廠長翻譯助理、董事長助理、投資發展經理l主管研發部、技術部、戰略發展部l湖南農業大學本科l在大型裝備制造企業擔任研發總監、設計總師15年以上l擁有與創始人合作研發10年以上經驗l中南大學本科l中國林科院碩士l永清環保股份、華時捷環?？萍嫉绕髽I12年以上水處理從業經驗公司簡介COMPANY PROFILE新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY33馬 峰副總經理

30、l清華大學博士l曾在中國航天員科研訓練中心、航天科技集團、徐工集團歷任主管設計師、主任設計師、技術專家和總工程師l擁有15年航天產品研發和項目管理經驗CVD工藝與設備 金剛石具有高硬度、高導熱、高穩定性、耐腐蝕、良好的生物相容性等諸多優點，純凈的金剛石并不導電，而摻硼金剛石膜則隨摻硼量的不同具有半導體甚至低溫超導體的特性。摻硼金剛石膜在電化學領域具有很大的優勢,包括寬的電勢窗口、低的背景電流、高的電化學穩定性等優點，是公認為最有前景的優秀電化學電極材料。新鋒科技采用自主開發的化學氣相沉積涂層設備，以含硼、含碳氣體為主要原料，在低壓爐體中經高溫裂解，碳原子、硼原子在基材表面沉積成膜，可以實現BD

31、D涂層的批量生產。新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY公司簡介COMPANY PROFILE34BDD電極材料 以BDD作為陽極的電化學氧化技術，降解有機物的途徑包括直接氧化和間接氧化。在常溫常壓通電條件下即可實現對有機污染物持續降解，無需投加藥劑，只有電能消耗，基本不存在材料消耗。新鋒科技以嚴謹、科學、專業流程，把控基材、氣源品質，經嚴格的鍍前處理工序、鍍膜過程工藝控制和鍍后處理工序，形成多種類型的BDD電極材料的批量生產能力。所有產品經質檢測試合格后，可保證晶粒尺寸、涂層厚度、結合力、均勻性、電化學活性面積的一致性、穩定性，從根本上保證電極材料的電化學氧化降解效果。公司簡介COMP

32、ANY PROFILE35新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY核心產品公司簡介COMPANY PROFILE36新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY公司簡介COMPANY PROFILEPCT國際專利 6 項國際權威期刊論文 100 余篇中國專利 71 項圍繞BDD電極材料生產工藝、涂層裝備和水處理裝備等技術領域目前團隊已有專利77項，其國際PCT專利6項，國內發明專利47項，實用新型專利24項核心競爭力37新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY公司簡介COMPANY PROFILE核心競爭力38新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY公司簡介COMPANY PROFILE核心競爭力39新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY公司簡介COMPANY PROFILE核心競爭力40新鋒科技XINFENG TECHNOLOGY感謝聆聽T h a n k y o u f o r y o u r a t t e n t i o n陶夢宸 18061650185湖南新鋒科技有限公司 中南大學粉末冶金國家重點實驗室 中南大學有色金屬材料科學與工程教育部重點實驗室 中南大學功能薄膜涂層與表面技術交叉研究中心