【挑釁杯】清華本科生研制出高效力污水污染資料 -編號:LV816cn

2015-02-14 18:58 來源：http://m.elinglong.com/ 閱讀：次

　　說到這項研究，不得不從材料學院2009級本科生高常銳大三時進入實驗室發(fā)展科技立異課題說起。剛開始做研究時，斟酌到實驗室整體的研究方向，基于對有機物降解的光催化技術(shù)、油水分離材料技巧的發(fā)展示狀及前沿進行充足考核,清華大學時尚女性，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，同時結(jié)合實驗室正進行的TiO2網(wǎng)膜課題，逐漸探索是否可以用一個裝置同時實現(xiàn)油水分離和可溶有機污染物降解。

　　實驗伊始堪稱難題重重，簡單的TiO2網(wǎng)膜合成績成了第一只“攔路虎”，幸虧導師耐煩過細地從最簡單實驗教起，啟示了高常銳將具有光催化性質(zhì)的TiO2和具備特別浸潤性的油水分離材料進行結(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合名義構(gòu)造的TiO2負載銅網(wǎng)，下層為ODP（磷酸十八酯）潤飾的TiO2負載銅網(wǎng)。這種雙層TiO2基網(wǎng)膜可在下層分離不互溶的油和水，實現(xiàn)油水分離功效；之后在紫外光照下，在上層通過TiO2光催化反映降解有機污染物，實現(xiàn)水凈化功能，從而將兩個步驟整合于一個安裝之內(nèi)。

　　編纂：襄樺

學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驗，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化學系副教學馮琳）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的。

　　在清華大學參加第十三屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品比賽（以下簡稱“全國‘挑戰(zhàn)杯’”）的獲獎項目中，來自資料學院的高常銳同學、化學系的林鑫同窗的《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”的物理過程與“TiO2光催化”進行有機物講授的化學過程相聯(lián)合，將油水分離和有機物降解兩個步驟合二為一，極大地提高了水凈化效率。

堅持到最后一刻

圖為作品作者之一林鑫在全國挑釁杯問難現(xiàn)場。

　　在老師的激勵下，高常銳申報了“挑戰(zhàn)杯”比賽，因為他已鄰近畢業(yè)，行將赴美國西北大學攻讀博士學位，研究項目標后續(xù)進展主要就落到了他的師妹——化學系2010級本科生林鑫的肩上，她需要推進項目從實驗室的學術(shù)科研向產(chǎn)品的實際運用的轉(zhuǎn)化，因此需要在污水處理上查閱更多的材料，對項目進行彌補和豐盛。

　　本次“挑戰(zhàn)杯”能源化工類的參賽作品多達110多件，而評委人數(shù)是絕對有限的。“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。”而看似簡略的思路卻是這個步隊參賽以來碰到的最大挑戰(zhàn)，如何攻破“學術(shù)匯報”的組會模式實現(xiàn)向“產(chǎn)品展示”的改變，這讓同時面臨推研口試的林鑫無從著手，“那時候壓力挺大的，就想趕緊把這件事做好，有時候吃著飯會忽然冒出一個主意，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

從實驗室研究到產(chǎn)品利用

圖為試驗原理展現(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。在導師、輔導員和實驗室?guī)熜謳熃愕难壑校叱ｄJ是一個慎重自信，有著自己節(jié)奏的人，無論遇到任何艱苦，他始終對自己的作品充斥自負。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)轫椖可暾埩艘豁棇＠倘贿€不和公司協(xié)作，但都愿望能通過自己的盡力，增強跨學科配合，持續(xù)完美、推進項目向真正工業(yè)化出產(chǎn)邁進。

　　那時，越洋的郵件載著這項課題的思路與方式，頻繁地在清華大學、西北大學實驗室間來回。此外，林鑫還應用假期看文獻、學習儀器的應用，課余時光也全都在實驗室里渡過，還為了求教問題往導師辦公室“跑斷了腿”，并將未懂得的細節(jié)與師兄師姐探討，經(jīng)由長時間的充分預備才著手推動名目研究。

　　參賽的終極展示進程如假想個別完善，甚至吸引了一位評委再次返回展示臺前訊問細節(jié)。到了10月16日，展示最后一天下戰(zhàn)書，原定四點半撤展，但良多人都以為評委不會再來“光顧”了，因而三點多已經(jīng)有不少大學的參賽團隊陸續(xù)開端整理展位籌備分開。而林鑫跟錯誤們卻認為加入競賽應當虎頭蛇尾，保持到最后一刻。出乎大家預料的是，果然有一位評委徑直來到林鑫他們的展位，提出了本人的問題，并得到了林鑫正確清楚的答復。

圖為項目的實驗過程。

　　跟著古代產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和寰球人口疾速增加，水污染問題變得日趨嚴峻。據(jù)世界衛(wèi)生組織考察，世界上有多達 70% 的人不能享受到保險衛(wèi)生飲水。水污染管理作為一項全球性課題，正受到越來多的關注。有機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，對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成重大要挾。而目前，對水中有機物污染的處置研討，主要集中在有機物降解和污染物油水分別兩個方面。

　　最終，經(jīng)過高常銳和林鑫的獨特努力，項目得到了全面的完善。經(jīng)過對污水處理的模仿實驗成果表明，雙層TiO2基網(wǎng)膜對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，而有機污染物的被降解水平在2小時內(nèi)高達95%，而之前普通TiO2網(wǎng)膜處理COD表征后果大略是30-50%，這極大地進步了污水處理的效力。而且，這種雙層網(wǎng)膜的制備辦法、過程相對簡單，原料本錢較低，且能夠反復使用，并實用于相對極其環(huán)境，存在很高的適用價值。雖然間隔工業(yè)化還有一段距離，但在參勝過程中，評委們一致認定，該項目結(jié)果“在將來的污水處理范疇中領有遼闊的發(fā)展遠景”。