这群来自天津的“00后”,用“太阳光”办了件大事……网信宁河2023-11-24 15:43网信宁河2023-11-24 15:43
时间:2025-03-15 19:38:50 来源:东海春白网
阳光0后是群自地球万物赖以生存的要素 ,是天津太阳人类生存的保证
。长久以来,光办我们对阳光的事网利用和研发,也为社会发展做出了很多贡献
,信宁信宁如太阳能发电厂,河网河太阳能热水器0后医学领域的群自光疗法…… 在天津职业大学
,有这样一个主要由“00后”组成的天津太阳团队,这几年,光办他们在“对付”工业生产废水中的事网新污染物时,经过不断的信宁信宁创新和实验验证,发明了一种“太阳光催化剂” 。河网河在这种催化剂0后作用下
,工业废水中那些难降解的新污染物
,降解率能够达到90%,且不会出现二次污染
。 如今,这个年轻的团队已经申请了9项相关技术发明专利,其中4项专利已经获得授权。今年10月底,他们的项目与来自全国2000多所本科、高职院校的40余万个项目同场竞技,获得了第十八届“挑战杯”全国二等奖,而这项成绩,也是天津市高职院校在“挑战杯”这个重量级国赛的“科技发明类”领域,取得的又一新突破。 给“新污染物”找克星 一场跨越5年的“传帮带” “我们团队有个好听的名字,是学生们自己起的,叫‘阳光绿能’
。”说起学生们的成绩,项目指导教师张发荣满脸自豪,现在的“阳光绿能”团队中,七八个主要成员,最大的21岁
,最小的刚上大一,只有19岁,“我们的研究始于2018年年底,到现在5年了。其实研究初期还有几位‘98后’
,但整个研究过程,还是‘00后’居多。” “阳光绿能”团队研究的项目叫《太阳光催化剂——处理新污染物废水的新星》,之所以会研究这个课题,张发荣把时间拉回到了2017年。那时的她刚从工作了九年的企业辞职
,进入天津职业大学,成为了一名老师。张发荣(右一)带领团队参加第十八届“挑战杯” ,他们的项目荣获全国二等奖 进入学校后,凭借着南开大学博士学历和多年的企业研发经验
,张发荣加入了一些课题研究,其中一个课题是药厂废水新污染物处理
。 新污染物风险防控和污染治理是“十四五”生态环保重点,所谓新污染物,是具有生物毒性、环境持久性、生物累积性的有毒有害化学物质,存在严重的生态环境风险 。通常的处理方式主要有两种。一种是向废水添加化学试剂,让污染物沉淀,但这个过程中,可能会出现二次污染;另一种是采用过滤膜进行物理过滤,但能够过滤掉的污染物是很有限的。 张发荣说,“我们当时还在做一个太阳能电池板自清洁膜的课题,那个自清洁膜中添加了一种叫二氧化钛的试剂,我们同组的李建生老师就提出
,是不是能用二氧化钛试试
,于是我开始带队研究。” 工业废水对环境的污染,44岁的张发荣从小就有所体会。张发荣老家在山东
,小时候在她家旁边有一条小河
,水很清澈 ,每次父亲接她放学回家 ,她都会吵着去河里捡贝壳 、抓鱼,但后来小河上游建了一家造纸厂
,没过多久,小河的水变成了褐色,还散发着难闻的气味 ,“虽然现在这样的情况有所好转,但随着有毒有害化学物质的使用 ,新污染物也在不断地被发现。”纳米二氧化钛 “阳光绿能”团队研发的光催化剂 ,主要的成分是纳米二氧化钛,纳米二氧化钛在紫外线的作用下,能够产生一种具有强氧化性的自由基。张发荣比喻说
,这种自由基就像一把锋利的刀,可以把有毒有害物质切碎,最终打散成二氧化碳和水,从而使工业废水中难降解的新污染物被彻底的氧化分解 ,而且纳米二氧化钛无毒、无害
、成本低廉。 张发荣说
,“现在,一些企业为了排放达标,用燃烧法处理
,每吨污水的处理费用高达近2000元,而用我们的光催化剂,每吨处理费用也就几十块钱。” 为了完善效率和回收问题 他们进行了上百次实验 “在研究的过程中,我们也发现,纳米二氧化钛也存在缺点 ,它只能吸收紫外光,而紫外光只占太阳光谱的约5%
,太阳光利用率低,并且纳米二氧化钛在水中回收比较困难
。这些问题都会阻碍它的工业化应用。”21岁的团队成员孟浩天说
,“为了解决这些问题,他们进行了上百次实验
。”团队成员们在进行实验数据分析与研究 2021年,孟浩天从山西考入了天津职业大学化工安全技术与管理专业。在很多大学同学眼中 ,他勤奋好学,遇到不懂的问题,总会追着老师刨根问底。他的这个钻劲儿
,任课老师们也都看在眼里,在化学老师的推荐下
,大一下学期,他成为了“阳光绿能”团队一员
。 同是山西老乡的武东蕾,与孟浩天是同班同学,她不仅长得漂亮,而且学习非常好 ,每次考试都是班级前三名,还获得过校奖学金 、国家级奖学金,大二上学期
,在孟浩天的推荐下 ,武东蕾也加入了“阳光绿能”团队。 研究最忙时 ,团队里的所有成员,每天除了上课
、吃饭、睡觉,其他时间都会在实验室里 ,进行配比试剂、实验观察、记录实验数据等工作,“虽然有时也会累,但当某一个实验环节有所突破后 ,那种成就感会让我们特别快乐。”武东蕾笑着说。孟浩天(后)和武东蕾(前)在进行实验 可是突破却并不容易。 在解决纳米二氧化钛的光谱响应范围时,团队研究决定加入石墨烯材料
,“纳米二氧化钛在吸光后会产生电子,如果不快速转化为自由基
,电子就会‘跑’掉 ,石墨烯有强导电性
,我们希望用石墨烯快速传输电子,转化自由基
。”孟浩天说,理论是成立的,但实验过程很不顺利,他们连做了两个多月实验,尝试了各种配比,却始终不成功。后来他们才发现,石墨烯不溶于水
,想要成功 ,要换成具有亲水性的氧化石墨烯材料
,“有了氧化石墨烯及氧化铋等材料的加入,我们制备的光催化剂材料光谱响应范围,从只有紫外线,扩展到了紫外线和可见光。” 效率问题解决了,回收问题怎么办?在经过了各种材料的尝试后
,他们最终选择粉煤灰制作成的漂珠作为载体,将光催化剂材料涂抹在漂珠上,投入工业废水后
,待光催化剂材料充分降解新污染物后,再从废水中捞出漂珠,捞出的漂珠还可以进行再利用,又大大节约了成本。 4项发明专利已获授权 正在向工业领域逐步推广 2021年年底至今 ,“阳光绿能”团队已经陆续申请了9项发明专利
,其中 ,“一种废水处理高活性可见光催化剂及其制备方法”“一种固体磷酸催化合成对羟基苯甘氨酸的方法”“一种左旋对羟基苯甘氨酸的清洁生产方法”“一种阿莫西林生产中间体的合成方法”等4项发明专利已获得授权 。“阳光绿能”团队获得的核心发明专利之一 在孟浩天拍摄的一段实验中的延时视频里,一杯呈粉色的工业废水 ,在加入了他们的光催化剂材料后,经过三个小时的太阳光照后,溶液颜色由深变浅了,污水色度由500降到了50以下,水体有机污染的重要指标COD由500降到了50以下。 “我们研究的这种光催化剂
,在扩大光谱响应范围后,光照1天 ,可以降解废水中90%有机污染物,且不会造成二次污染。”张发荣说,实验室是小试,想要验证研究成果
,进行技术推广,还要在企业进行中试。 今年4月,他们在一家化工染料工厂进行了中试,检测结果显示
,采用光催化剂处理后的污水色度
、COD、总氮 、总磷等6项指标数值,均有大幅度下降,符合环保局规定的排放标准,未出现对水环境造成影响的异常情况
。团队在企业进行中试 ,并洽谈合作 如今,“阳光绿能”团队已与30多家工业企业进行洽谈,并与7家企业签订了合作协议,“在工业废水中获得推广应用后,我们会向农业废水
、石油开发废水 、制药废水等领域延伸
。”张发荣说。 今年年底,正在读大三的孟浩天、武东蕾将奔赴各自的实习企业,他们也决定一边实习一边备战专升本考试
,而新一批的“00后”也将接过研究“太阳光催化剂”的接力棒,向更多领域的水污染处理迈进
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