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科研進展

重慶研究院在源分離尿液資源化原理與技術研究中取得系列進展

時間:2022-04-13編輯:水污染過程與防治研究中心

  日前,重慶研究院水污染過程與防治研究中心劉元研究員在源分離尿液資源化原理與技術研究中取得系列進展。研究工作系統地論述并驗證了電化學技術在廢水資源化處理方面的優勢,為源分離廢水的資源化處理難題提供了一種新的解決思路和攻克途徑。 

  隨著人口的增長、生活水平的提升,資源的消耗速度也在不斷地加快,同時也造成了環境質量的持續惡化。構建一種以廢物資源化為核心的循環經濟模式不但能夠實現可持續發展目標,同時也是實現“雙碳”目標的重要途徑。而尿液資源化處理正是實現這一模式的突破口。常年來,尿液的資源屬性被嚴重低估。尿液貢獻了全球每年近25%的磷通量和5%的氮通量,是重要的營養元素物質庫。同時,由于缺乏有效的處理,尿液也是造成偏遠地區水體富營養化的重要污染源之一。因此,針對尿液開發出一種高效、經濟、易行的資源化處理工藝是當前的研究熱點。 

  近年來,劉元研究員與團隊成員協力攻關,驗證了電化學技術解決源分離尿液資源化處理的可行性,并提出了相應的解決方案。通過對電化學反應原理的解析,開發出可適用于分散式尿液現場資源化處理的電化學系統。該團隊構建了一種零電耗的鎂-空氣燃料電池平臺,可以將尿液中的磷轉化為高品質的磷酸銨鎂緩釋肥。同時,將鎂-空氣燃料電池與電化學膜技術結合用以回收高純度的尿素溶液。除此之外,還可與電化學氧化工藝相結合,從而實現再生水的回收及現場回用。該系統具有效能高、占地小、耗能低、自動化程度高、人工維護少等特點,在資源回用領域具有廣闊的應用前景和極高的推廣價值。 

  相關研究成果發表在《Chemical Engineering Journal》和《Science of the Total Environment》等環境領域重要學術期刊上,并申請了相應的發明專利。該研究得到了國家自然科學基金優秀青年科學基金、國家自然科學基金面上項目、中國科學院青年促進會等項目資助。 

  相關論文鏈接: 

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.12.105 

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123517 

  https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143901 

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136200 


源分離廢水資源化與可持續發展內在關聯

電化學技術與廢水資源化相互關系

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