近年來(lái)，物理學(xué)院霍旸副教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)北方城市工業(yè)園區(qū)富鐵污泥處置的重大環(huán)保需求，研發(fā)了富鐵污泥資源化制備聚硫鐵混凝劑的新方法、在線(xiàn)控制工藝、關(guān)鍵設(shè)備和應(yīng)用技術(shù)，解決了制造業(yè)富鐵污泥庫(kù)存量大、處置成本高和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)引發(fā)的限產(chǎn)限批等生產(chǎn)難題，實(shí)現(xiàn)了富鐵污泥制備聚硫鐵混凝劑的批量化生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)外目前通常采用硫酸/鹽酸優(yōu)溶鐵泥—蒸發(fā)濃縮—結(jié)晶分離工藝?yán)描F泥制備混凝劑，或直接使用強(qiáng)堿對(duì)含鐵酸溶液進(jìn)行調(diào)質(zhì)制備成液態(tài)混凝劑。制備過(guò)程耗酸量大、加熱能耗高、設(shè)備腐蝕、殘留不溶物，鐵鹽混凝劑除污效率下降、投加量大、產(chǎn)泥量高。該團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)性提出聚硫鐵混凝劑的概念，并開(kāi)發(fā)了以富鐵污泥為鐵源制備聚硫鐵混凝劑的常溫批量合成方法。創(chuàng)制的新型聚硫鐵混凝劑，有效鐵含量高于34%，呈現(xiàn)一維(FeS2)nn-棒狀晶體結(jié)構(gòu)，其自動(dòng)水解絮凝為Fe-OH/Fe-SH型膠體/聚集體，同步去除水中重金屬、總磷和有機(jī)物。（授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)、美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)、南非發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)：ZL201911365294.7、ZL201910074220.1、2020/01279、US11028000B2）
圖：富鐵污泥原位合成聚硫鐵晶體的原理示意圖
團(tuán)隊(duì)突破3項(xiàng)聚硫鐵混凝劑批量生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，發(fā)明了富鐵污泥資源化制備聚硫鐵混凝劑的關(guān)鍵方法，實(shí)現(xiàn)了聚硫鐵混凝劑的清潔生產(chǎn)。中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)成果評(píng)審專(zhuān)家組一致認(rèn)為該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的低溫常壓批量化合成聚硫鐵混凝劑的關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。針對(duì)提升晶體結(jié)晶度所需高溫高壓帶來(lái)批量化生產(chǎn)的高能耗瓶頸，團(tuán)隊(duì)提出低溫60℃常壓條件下批量化合成聚硫鐵晶體的工藝，節(jié)約了90%能耗；針對(duì)聚硫鐵混凝劑干燥帶來(lái)的高能耗問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了濕法保存聚硫鐵晶體的關(guān)鍵方法，該方法省略了聚硫鐵晶體的干燥步驟，降低了設(shè)備工程總投資；針對(duì)回收混凝劑后剩余大量的堿性高含S2-的上清液的技術(shù)難點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了投加生石灰同步除雜提堿的上清液回用方法，并開(kāi)發(fā)了在線(xiàn)補(bǔ)料方法，該方法不僅能夠完全回用強(qiáng)堿性含S2-上清液，而且生成的產(chǎn)品具有與初級(jí)產(chǎn)品相同的形貌、結(jié)晶度和混凝除污效能。（授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)：ZL201811319060.4、ZL201711101221.8、ZL201910238818.X）。
聚硫鐵混凝劑對(duì)污染物的去除效果優(yōu)于傳統(tǒng)鐵鹽混凝劑，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)并集成了2個(gè)聚硫鐵混凝劑強(qiáng)化廢水處理的新技術(shù)。開(kāi)發(fā)了電場(chǎng)增強(qiáng)聚硫鐵混凝劑激活過(guò)硫酸鹽去除有機(jī)污染物的關(guān)鍵方法，與傳統(tǒng)激活方法相比，過(guò)硫酸鹽激活效率提升100%，殘留量減少87.5%，鐵鹽試劑量節(jié)約77.2%，鐵泥產(chǎn)生量減少85%；發(fā)明了聚硫鐵混凝劑沉淀回收廢水中重金屬的新方法，優(yōu)化了重金屬沉淀的酸浸-水熱除雜工藝，開(kāi)發(fā)了全新的氧分壓調(diào)控水熱除鐵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了浸提液中除鐵效率高于99%，其它重金屬回收率高于98.2%，獲得了高純赤鐵礦和重金屬鹽產(chǎn)品（授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)：ZL201911093713.6、ZL201910265457.8、ZL201910265434.7）。
團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目研發(fā)與推廣應(yīng)用過(guò)程中，累計(jì)發(fā)表論文20篇，授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利8項(xiàng)、國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)，部分成果于2022年獲中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)發(fā)明創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和2023年吉林省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶煉和水處理行業(yè)，年處理富鐵污泥4400余噸，近3年，為企業(yè)新增產(chǎn)值7100萬(wàn)元，新增稅收1200萬(wàn)元，節(jié)支總額15800萬(wàn)元，環(huán)境效益和社會(huì)效益顯著，積極推進(jìn)了我國(guó)富鐵污泥處置與資源再生利用技術(shù)的發(fā)展。
