【挑釁杯】清華本科生研制出高效力污水污染資料 -編號(hào):LV816cn

2015-02-14 18:58 來(lái)源：http://m.sustainablelifeonearth.com/ 閱讀：次

　　說(shuō)到這項(xiàng)研究，不得不從材料學(xué)院2009級(jí)本科生高常銳大三時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室發(fā)展科技立異課題說(shuō)起。剛開(kāi)始做研究時(shí)，斟酌到實(shí)驗(yàn)室整體的研究方向，基于對(duì)有機(jī)物降解的光催化技術(shù)、油水分離材料技巧的發(fā)展示狀及前沿進(jìn)行充足考核,清華大學(xué)時(shí)尚女性，他抉擇了“油水分離”的課題，從紫外光下材料轉(zhuǎn)化的路線深刻，同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室正進(jìn)行的TiO2網(wǎng)膜課題，逐漸探索是否可以用一個(gè)裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)油水分離和可溶有機(jī)污染物降解。

　　實(shí)驗(yàn)伊始堪稱難題重重，簡(jiǎn)單的TiO2網(wǎng)膜合成績(jī)成了第一只“攔路虎”，幸虧導(dǎo)師耐煩過(guò)細(xì)地從最簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)教起，啟示了高常銳將具有光催化性質(zhì)的TiO2和具備特別浸潤(rùn)性的油水分離材料進(jìn)行結(jié)合，最終勝利合成了課題要害的TiO2網(wǎng)膜材料——一種雙層網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)，即：上層為擁有微米納米復(fù)合名義構(gòu)造的TiO2負(fù)載銅網(wǎng)，下層為ODP（磷酸十八酯）潤(rùn)飾的TiO2負(fù)載銅網(wǎng)。這種雙層TiO2基網(wǎng)膜可在下層分離不互溶的油和水，實(shí)現(xiàn)油水分離功效；之后在紫外光照下，在上層通過(guò)TiO2光催化反映降解有機(jī)污染物，實(shí)現(xiàn)水凈化功能，從而將兩個(gè)步驟整合于一個(gè)安裝之內(nèi)。

　　編纂：襄樺

學(xué)通社記者孫蒙蒙彭博一賀冠華倪萍

　　與日俱增的一直思考與勤懇實(shí)驗(yàn)，高常銳最終將成果轉(zhuǎn)化為論文《可用于油水分離和水凈化處理的雙層TiO2基網(wǎng)膜》（Integrated oil separation and water purification by a double-layer TiO2–based mesh, 2013,6,1147-1151），以第一作者身份（通信作者為清華大學(xué)化學(xué)系副教學(xué)馮琳）發(fā)表在SCI期刊《能源和環(huán)境迷信》(Energy & Environmental Science)上，論文影響因子高達(dá)11.6。本科生以第一作者的身份發(fā)表如斯高品質(zhì)的論文，這在清華也是未幾見(jiàn)的。

　　在清華大學(xué)參加第十三屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品比賽（以下簡(jiǎn)稱“全國(guó)‘挑戰(zhàn)杯’”）的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中，來(lái)自資料學(xué)院的高常銳同學(xué)、化學(xué)系的林鑫同窗的《可用于油水分離和水凈化處理的雙層TiO2基網(wǎng)膜》項(xiàng)目提出了一種制備親水、親油的雙層TiO2基網(wǎng)膜的方法，翻新性地將“油水分離”的物理過(guò)程與“TiO2光催化”進(jìn)行有機(jī)物講授的化學(xué)過(guò)程相聯(lián)合，將油水分離和有機(jī)物降解兩個(gè)步驟合二為一，極大地提高了水凈化效率。

堅(jiān)持到最后一刻

圖為作品作者之一林鑫在全國(guó)挑釁杯問(wèn)難現(xiàn)場(chǎng)。

　　在老師的激勵(lì)下，高常銳申報(bào)了“挑戰(zhàn)杯”比賽，因?yàn)樗燕徑厴I(yè)，行將赴美國(guó)西北大學(xué)攻讀博士學(xué)位，研究項(xiàng)目標(biāo)后續(xù)進(jìn)展主要就落到了他的師妹——化學(xué)系2010級(jí)本科生林鑫的肩上，她需要推進(jìn)項(xiàng)目從實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)科研向產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)用的轉(zhuǎn)化，因此需要在污水處理上查閱更多的材料，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行彌補(bǔ)和豐盛。

　　本次“挑戰(zhàn)杯”能源化工類的參賽作品多達(dá)110多件，而評(píng)委人數(shù)是絕對(duì)有限的。“這就須要多少分鐘內(nèi)快捷抓著眼球，展示最吸惹人的局部。”而看似簡(jiǎn)略的思路卻是這個(gè)步隊(duì)參賽以來(lái)碰到的最大挑戰(zhàn)，如何攻破“學(xué)術(shù)匯報(bào)”的組會(huì)模式實(shí)現(xiàn)向“產(chǎn)品展示”的改變，這讓同時(shí)面臨推研口試的林鑫無(wú)從著手，“那時(shí)候壓力挺大的，就想趕緊把這件事做好，有時(shí)候吃著飯會(huì)忽然冒出一個(gè)主意，就趕快和友人們溝通”。

清華本科生研制出高效率污水凈化材料

從實(shí)驗(yàn)室研究到產(chǎn)品利用

圖為試驗(yàn)原理展現(xiàn)圖。

本科生發(fā)表的高影響因子論文

　　參加“挑戰(zhàn)杯”比賽，也給高常銳和林鑫留下了難忘的回想。在導(dǎo)師、輔導(dǎo)員和實(shí)驗(yàn)室?guī)熜謳熃愕难壑校叱ｄJ是一個(gè)慎重自信，有著自己節(jié)奏的人，無(wú)論遇到任何艱苦，他始終對(duì)自己的作品充斥自負(fù)。林鑫也在研究摸索中找到了興致所在：“我感到做科研仍是挺有意思的，盼望能繼承發(fā)掘”。他們和同伴們?yōu)轫?xiàng)目申請(qǐng)了一項(xiàng)專利，固然還不和公司協(xié)作，但都愿望能通過(guò)自己的盡力，增強(qiáng)跨學(xué)科配合，持續(xù)完美、推進(jìn)項(xiàng)目向真正工業(yè)化出產(chǎn)邁進(jìn)。

　　那時(shí)，越洋的郵件載著這項(xiàng)課題的思路與方式，頻繁地在清華大學(xué)、西北大學(xué)實(shí)驗(yàn)室間來(lái)回。此外，林鑫還應(yīng)用假期看文獻(xiàn)、學(xué)習(xí)儀器的應(yīng)用，課余時(shí)光也全都在實(shí)驗(yàn)室里渡過(guò)，還為了求教問(wèn)題往導(dǎo)師辦公室“跑斷了腿”，并將未懂得的細(xì)節(jié)與師兄師姐探討，經(jīng)由長(zhǎng)時(shí)間的充分預(yù)備才著手推動(dòng)名目研究。

　　參賽的終極展示進(jìn)程如假想個(gè)別完善，甚至吸引了一位評(píng)委再次返回展示臺(tái)前訊問(wèn)細(xì)節(jié)。到了10月16日，展示最后一天下戰(zhàn)書(shū)，原定四點(diǎn)半撤展，但良多人都以為評(píng)委不會(huì)再來(lái)“光顧”了，因而三點(diǎn)多已經(jīng)有不少大學(xué)的參賽團(tuán)隊(duì)陸續(xù)開(kāi)端整理展位籌備分開(kāi)。而林鑫跟錯(cuò)誤們卻認(rèn)為加入競(jìng)賽應(yīng)當(dāng)虎頭蛇尾，保持到最后一刻。出乎大家預(yù)料的是，果然有一位評(píng)委徑直來(lái)到林鑫他們的展位，提出了本人的問(wèn)題，并得到了林鑫正確清楚的答復(fù)。

圖為項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

　　跟著古代產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和寰球人口疾速增加，水污染問(wèn)題變得日趨嚴(yán)峻。據(jù)世界衛(wèi)生組織考察，世界上有多達(dá) 70% 的人不能享受到保險(xiǎn)衛(wèi)生飲水。水污染管理作為一項(xiàng)全球性課題，正受到越來(lái)多的關(guān)注。有機(jī)物傳染作為水體重要污染物之一，在工業(yè)廢水、石油廢水、生涯污水等中大批存在，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成重大要挾。而目前，對(duì)水中有機(jī)物污染的處置研討，主要集中在有機(jī)物降解和污染物油水分別兩個(gè)方面。

　　最終，經(jīng)過(guò)高常銳和林鑫的獨(dú)特努力，項(xiàng)目得到了全面的完善。經(jīng)過(guò)對(duì)污水處理的模仿實(shí)驗(yàn)成果表明，雙層TiO2基網(wǎng)膜對(duì)油水分離和水污染的效果都很幻想，不互溶的油和水可敏捷得到分離，而有機(jī)污染物的被降解水平在2小時(shí)內(nèi)高達(dá)95%，而之前普通TiO2網(wǎng)膜處理COD表征后果大略是30-50%，這極大地進(jìn)步了污水處理的效力。而且，這種雙層網(wǎng)膜的制備辦法、過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，原料本錢(qián)較低，且能夠反復(fù)使用，并實(shí)用于相對(duì)極其環(huán)境，存在很高的適用價(jià)值。雖然間隔工業(yè)化還有一段距離，但在參勝過(guò)程中，評(píng)委們一致認(rèn)定，該項(xiàng)目結(jié)果“在將來(lái)的污水處理范疇中領(lǐng)有遼闊的發(fā)展遠(yuǎn)景”。