光催化（无试剂）持续清洁有机污染的水

项目导师 南乌拉尔国立大学化学学院院长 阿夫丁 维亚切斯拉 夫维克托罗维奇 化学科学博士，副教授 avdinvv[at]susu[dot]ru

该项目的目标是–开发与实施一种无试剂无残渣的方法在水生环境中利用光催化破坏难氧化的有机污染物。

问题是：

1. 对环境最危险的是合成有机物质，因为天然菌群无法清除他们。它们被称为持久性有机污染。持久性有机污染物包括除草剂和农药，氰化物，酚衍生物，油产品等。所有这些物质最多只能存放在特殊的垃圾填埋场，累积在自然环境中。它们中的许多会进入大气，土壤和天然水源中。对此类物质进行纯化现有的已经应用在实际生活中的方法是吸附离子交换和清洗膜–但这有一个明显的缺点–使用后，一种介质被清洗了，但另一种虽然被浓缩，但仍具有污染性。

光催化净化是在紫外线辐射（人工紫外线或太阳光）的影响下，有机物质会完全分解为二氧化碳，水和其他简单物质。自然界中的有机污染也会发生相同的过程，但是在没有催化剂的情况下，持久性有机污染物的分解需要很长时间。

迄今为止，为什么没有在广泛的实践中使用光催化剂？

2. 首先，这种高效率的材料本身出现在在最近的10-15年中。其次，催化剂的高效率归因于小的晶粒尺寸。最有效的商业催化剂- Evonik P25（德国）-晶粒尺寸为50 ... 70 nm。纯化后，很难从水中除去这种催化剂。因此，对大量水的净化处理非常昂贵。
3. 在过去的几年中，已经提出了一种方法，该方法涉及创建惰性颗粒材料，纳米颗粒填充的催化剂。后者的尺寸可以减小到5 nm，这将确保材料的高活性。颗粒的大小可以增加到1.5 ... 2 mm。这样的颗粒可以在常规的贮槽中与纯净水分离。使用后光触媒将返回到清洁载体中。无需回收。  颗粒将在水中工作，直到污染物被完全消灭。
4. 有必要开发一种生产颗粒的方法，尽可能地饱和纳米粒子催化剂并其活性相对于有机污染物尤为明显

可能性：

在化学系和南乌拉尔国立大学的科学和教育中心的“纳米技术” 中心有解决这些问题的所有必要基础设施。与奥维耶多大学（西班牙）合作，其成工作果为发表了5篇前十名的出版物和2篇博士论文，其研究成果受到南乌拉尔国立大学在西班牙的员工的保护。在新的光催化剂领域发表的期刊，其中20多篇期刊排名前25（其中包括Scopus和Web of Science）其中有3篇期刊排名第一。成功捍卫了5名候选人， 两篇大博士论文和2篇副博士论文（在奥维耶多大学）。

结果/“产品”

结果是一种生产基于TiO2 / SiO2的复合光催化剂的技术，通过改变其特性可以从工业用水中完全去除苯酚及其衍生物，也可以用于实验装置的技术清洁。

结果/“产品”的消费者

马格尼托哥尔斯克钢铁厂公众股份公司，车里雅宾斯克冶金厂，“谢韦尔斯塔尔”公众股份公司，“新利佩茨克冶金厂” 等等。该项目的实施将在生产焦炭的过程中消除持久性有机污染物清单中最强的毒物之一–苯酚，这将大大减少对环境和人口的负面影响。

项目说明

1. 选择光催化剂方向的文献进行分析。
2. 基于TiO2 / SiO2的光催化剂的合成，对苯酚和氰化物具有高活性和选择性。
3. 苯酚和氰化物的光降解工艺在模拟水池和马格尼托哥尔斯克钢铁厂实际废水池的过程。
4. 研究光降解动力学和催化剂颗粒沉积的动力学。
5. 建立水净化过程和催化剂颗粒提取的数学模型。
6. 颗粒的最佳性能特征的理论知识和实验发现。
7. 在排名的前25的期刊中发表文章，包括Scopus和Web of Science。
8. 对学士和硕士发表的ВКР进行答辩。
9. 根据公众股份公司马格尼托哥尔斯克钢铁厂的要求，对中废水处理厂进行统筹，设计开发和制造。
10. 在公众股份公司马格尼托哥尔斯克钢铁厂实施开发的新技术。
11. 开发一种用于修饰光催化剂表面使其具有所需的特性（催化活性，对某些污染物的选择性等）。
12. 为研究结果申请专利。
13. 开发一系列催化剂，使其性能是根据生产特别定制的。
14. 吸引其他工业伙伴。
15. 创建一家生产催化剂的高科技企业。

工程造价

项目工期

01.09.2019 – 30.06.2022

项目的关键里程碑

项目目标

项目主要合作伙伴

与主要行业合作伙伴签署的协议数量（意向）

1. 与 公众股份公司 马格尼托哥尔斯克钢铁厂签署了意向书

将科学项目与国家项目和国家计划的活动进行协调

国家 “生态学” 项目

在研究时根据“研究”，“创新”，“生产”，“市场”等指标评估项目水平

10分制（0-最小值，10-最大值）

指数：

研究-10

创新-10

生产-2

市场-2