[交流] 建议增加资助数量，少量启动，根据进展决定继续投入与否，提高经费利用率！已有10人参与

国基的网上评审已经尘埃落定地结束了，也没有必要对评审的一些情况再继续进行“保密”。最近连续写了几篇有关研究失败的博文，在国基评审期间，一位科研同行的国基申请书，又勾起了我几年前一次看上去是“好主意”，做起来却是失败的回忆！



对于含难生物降解有机物废水的处理，比较强有力的处理方法是Fenton化学氧化法。普通Fenton化学氧化法从法国人Fenton发明的，这个氧化方法到现在已有100多年的历史了。它就是在废水中投加双氧水与亚铁离子，控制pH值在3-5的条件下，双氧水被亚铁离子催化，形成氧化能力极强的羟基自由基，直接氧化一些不可生物降解的有机物。氧化完成后，将废水的pH值调整到7-8左右，亚铁离子氧化形成的三价铁离子，会形成大量的氢氧化铁絮体沉淀，在沉淀过程中，又通过吸附，夹带作用，脱除部分废水中的有机物。故Fenton氧化法处理废水，它包含了化学氧化与絮凝沉淀的双重作用。



为了解决脱除废水中不可生物降解的有机物问题，我们从2003年开始，研究Fenton与臭氧氧化的化学氧化处理工艺，也了解到这二种化学氧化方法的优缺点与适用范围。我们在2005年申请并获得的发明专利：化学氧化－曝气生物滤池联合水处理方法，发明专利号：CN200510035132.9，该专利的化学氧化部分，就选用了Fenton氧化，与臭氧氧化这二种化学氧化方法。在实际工程应用上，臭氧氧化—曝气生物滤池应用于不可生物降解COD小于150mg/L的废水深度处理场合。而对于不可生物降解COD大于150mg/L的废水处理中，我们建议采用处理效率更高的Fenton氧化—曝气生物滤池法，如垃圾渗滤液的深度处理。该专利获得2010年度全国发明展览会金奖。



由于Fenton氧化废水课题的研究，有实际应用背景，且最佳处理条件的探索，可以获得不少数据，因而有利于写论文，故Fenton处理难生物降解有机物的研究，多年来一直是我们培养学生，及开展研究工作的重点。Fenton氧化法的优点是脱除废水中COD的有效性，它的缺陷也是明显的。如使用过程需要消耗大量的化学药剂，故废水的处理成本偏高，另外，投加的亚铁离子，催化双氧水氧化的过程中，它也转化为三价铁离子，在Fenton反应完后，形成大量的铁盐污泥，污泥的处理处置也是一件麻烦事。



如何进一步地提高Fenton氧化效率，降低化学药剂的使用量，从而也就减少了铁盐污泥的产量，降低Fenton氧化法的处理成本，自然就成为Fenton氧化法研究的热点。这方面的实验室研究有加紫外光的，有加超声波的，也有研究加其它一些金属离子与金属氧化物的所谓“类Fenton反应”。我们在实验室研究及Fenton氧化的实际工程应用中，也一直在探索如何提高Fenton氧化效率的方法，如工程上防止双氧水的无效分解，曝气搅拌、水力混合，还是机械搅拌的选择等等。  



有一个环保同行问我们能不能降低Fenton氧化废水的运行费用，我想，化学氧化后再进行生化处理，达到相同的排水标准，但处理成本就会大大下降。他告诉我们，有个非常大的项目机会，亚州最大的纸浆生产厂海南岛APP的工厂，用Fenton氧化经生化预处理后的废水，处理水量高达6万吨，处理成本偏高，一吨水的Fenton氧化成本达6-8元钱。我想机会来了，若我在Fenton氧化后，采用曝气生物滤池（BAF），原来氧化后COD控制在80mg/L，若有BAF，则氧化后的COD只要控制在120mg/L，再采用BAF，就可以节省大量的运行成本。这样，我们就立即飞赴南海岛，去APP的工厂。到了现场，我们发现APP采用了台湾的Fenton催化氧化塔技术，通过现场实验，比较它们运行的工程数据，发现这个Fenton催化氧化塔，药剂投加量比我们常规的Fenton氧化节省药剂三分之一。我问了APP的工作人员，他们讲，这几个台湾的Fenton催化氧化塔是非常贵的，一只差不多1000万元，公司安装了10只，花了一亿元。台湾公司为了保密，所有氧化塔的人孔都用锁锁好，APP的人讲，当初工程调试，就是台湾公司来的普通操作人员，都不允许观看塔的内部结构。从海南岛的APP回来，看来能大规模工业化应用，提高Fenton氧化的方法就是Fenton催化氧化塔了。通过网络搜查，很快就找到台湾新竹工研院在上世纪90年代，就开始了用石英砂做载体的Fenton催化氧化塔研究，并有一篇完整的博士学位研究论文。分析这些文献，从工艺原理上讲，就是利用石英砂做载体，在流态化状态下，石英砂在Fenton氧化体系中，表面会附着铁羟基化合物，再利用铁羟基化合物的类Fenton作用，从而实现减少Fenton药剂投加量，减少铁盐污泥产生量的效果。我们先后安排了二届硕士研究生，以此为研究课题，完成硕士学位论文，在这过程中，进一步研究不同粒径石英砂的流态化条件，影响石英砂表面羟基铁附着的因素，在实验室PVC的Fenton催化氧化反应柱中，取得了APP公司工业化大规模的Fenton催化氧化塔的效果。由于这个技术是二十多年前的专利技术，已过了专利保护期，我们也成功地设计安装了工业化的4000T/d规模的Fenton催化氧化塔。



在此实验室中试研究及工业化成功应用的基础上，我们就打起了进一步提升芬顿流化床效率的主意。在使用流态化载体为石英砂时，即使选用0.5mm左右直径的石英砂，要使石英砂在柱中或塔中处于流态化状态，水的上升流速要高达50 m/h以上，循环流量与动力消耗较大。由于我搞过用废铁皮生产氧化铁红的工业生产，自然就想到：能不能用氧化铁红粉来做Fenton催化氧化的载体？氧化铁粉未虽然密度比石英砂大，但由于它细小均匀，要使其处于流态化状态，上升流速要比石英砂低得多。另外，从直感上判断，氧化铁有可能产生类Fenton反应，氧化铁的表面有铁元素，它应更容易吸附具有催化氧化活性的铁羟基化合物。若用氧化铁的粉末作为Fenton流化床的催化氧化的载体，有可能取得比用石英砂更好的催化氧化效果。说干就干，我们就很快从工厂取来工业产品氧化铁红粉末进行实验。实验的结果是令人沮丧的，使用氧化铁粉末后，几乎没有任何催化氧化作用。重复多次实验，实验结果是相同的，氧化铁粉末在Fenton流化床的氧化系统中，不具有类Fenton及吸附羟基铁的催化氧化作用，处理效率比用石英砂做载体差。



一年一度五月的国家自然科学基金评审，我有一个同事，手上拿到一份内容有关于Fenton氧化的基金申请，她知道多年来我们一直进行Fenton氧化处理废水的研究，就咨询我一些关于Fenton氧化方面的问题。她问：在Fenton反应中，投加氧化铁（或四氧化三铁），利用氧化铁的类Fenton作用，以及在氧化铁表面吸附有催化活性的铁羟基化合物，从而促进Fenton氧化反应。我听了，笑了，这不是我几年前想到的一样的“好主意”吗？我告诉她，当初我也想到过这个“好主意”，它的原理似乎是讲得通的，但实验结果就是行不通，后来也看过国外的一个文献，也讲氧化铁不能促进Fenton的催化氧化作用。我介绍了当初我们实验情况，我对这个项目的观点是否定的，当然项目评审的决定权在她手上，后来也不知道她是否支持这个项目。



有时想一想，国家基金的申请有时是严重后滞的，我们不可能今天想到个好主意，写申请，等一年后申请到基金再去做。我若想到一个“好主意”，我恨不得立即跑回实验室，安排实验计划来做实验，证实这是不是“好主意”，怎么会要等一年呢？



现在的基金申请是重申请，轻考核，一个自然科学基金平均资助力度就达80万，大家都忙着“编故事”，重点如何写申请报告，只要拿到基金项目，后面怎么交差就好办了。我想，最好还是将资助的项目数增加，先给少量启动研究经费，根据研究成果或项目进展，决定后续研究经费的投入，从而提高科学基金的利用效率，让更多的国内从事科研的工作者受益！这样做，即使存在基金给了当初是“好主意”，但后来做下去行不通的申请者，也能给他作为研究探索，有台阶下的机会！

2楼: Originally posted by 小老先生 at 2013-05-30 20:31:10
证明此路不通，还是收获，最起码告诉后来者此路不通，不要再走啦。