【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://www.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、油水分離材料技巧的發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，從紫外光下材料轉化的路線深刻，同時結合實驗室正進行的TiO2網膜課題，逐漸探索是否可以用一個裝置同時實現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的TiO2和具備特別浸潤性的油水分離材料進行結合，最終勝利合成了課題要害的TiO2網膜材料——一種雙層網膜結構，即：上層為擁有微米納米復合名義構造的TiO2負載銅網，下層為ODP（磷酸十八酯）潤飾的TiO2負載銅網。這種雙層TiO2基網膜可在下層分離不互溶的油和水，實現油水分離功效；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，實現水凈化功能，從而將兩個步驟整合于一個安裝之內。

　　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化為論文《可用于油水分離和水凈化處理的雙層TiO2基網膜》（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）發表在SCI期刊《能源和環境迷信》(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表如斯高品質的論文，這在清華也是未幾見的。

　　在清華大學參加第十三屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品比賽（以下簡稱“全國‘挑戰杯’”）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基網膜》項目提出了一種制備親水、親油的雙層TiO2基網膜的方法，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場。

　　在老師的激勵下，高常銳申報了“挑戰杯”比賽，因為他已鄰近畢業，行將赴美國西北大學攻讀博士學位，研究項目標后續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科研向產品的實際運用的轉化，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“挑戰杯”能源化工類的參賽作品多達110多件，而評委人數是絕對有限的。“這就須要多少分鐘內快捷抓著眼球，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，如何攻破“學術匯報”的組會模式實現向“產品展示”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

從實驗室研究到產品利用

圖為試驗原理展現圖。

本科生發表的高影響因子論文

　　參加“挑戰杯”比賽，也給高常銳和林鑫留下了難忘的回想。在導師、輔導員和實驗室師兄師姐的眼中，高常銳是一個慎重自信，有著自己節奏的人，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，盼望能繼承發掘”。他們和同伴們為項目申請了一項專利，固然還不和公司協作，但都愿望能通過自己的盡力，增強跨學科配合，持續完美、推進項目向真正工業化出產邁進。

　　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”，并將未懂得的細節與師兄師姐探討，經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。到了10月16日，展示最后一天下戰書，原定四點半撤展，但良多人都以為評委不會再來“光顧”了，因而三點多已經有不少大學的參賽團隊陸續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。

　　跟著古代產業的迅猛發展和寰球人口疾速增加，水污染問題變得日趨嚴峻。據世界衛生組織考察，世界上有多達 70% 的人不能享受到保險衛生飲水。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，在工業廢水、石油廢水、生涯污水等中大批存在，對生態環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，經過高常銳和林鑫的獨特努力，項目得到了全面的完善。經過對污水處理的模仿實驗成果表明，雙層TiO2基網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小時內高達95%，而之前普通TiO2網膜處理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境，存在很高的適用價值。雖然間隔工業化還有一段距離，但在參勝過程中，評委們一致認定，該項目結果“在將來的污水處理范疇中領有遼闊的發展遠景”。