科研人員制成復(fù)合水凝膠 農(nóng)業(yè)“廢料”秸稈變廢為寶

農(nóng)村地區(qū)由于用水水源水質(zhì)復(fù)雜多樣，處理工藝單一，并且水源地保護(hù)管理水平較低，常常面臨水量型或水質(zhì)型缺水等問題，因而如何提高水質(zhì)改善技術(shù)，進(jìn)而穩(wěn)步解決農(nóng)業(yè)用水安全問題成為推動鄉(xiāng)村建設(shè)現(xiàn)代化的一大考驗(yàn)。

日前，來自南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的學(xué)生團(tuán)隊(duì)利用從秸稈中提取的木質(zhì)素，制成了一種低成本、強(qiáng)吸附性的多孔結(jié)構(gòu)吸附劑——復(fù)合水凝膠，成功將農(nóng)業(yè)“廢料”--秸稈“變廢為寶”，將為我國環(huán)保資源的利用和農(nóng)業(yè)污水用水處理提供另一可行思路。

“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是最大的用水部門，也是水污染的主要來源。我們通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前主流處理秸稈的方法仍然是秸稈還田、秸稈飼料、秸稈沼氣和秸稈發(fā)電等，而利用秸稈來處理污水的方式鮮有推廣。”據(jù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、該校材料科學(xué)與工程學(xué)院大二學(xué)生鄒同慶介紹，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地使用農(nóng)作物秸稈提取物木質(zhì)素作為主要原料，通過改良優(yōu)化得到的木質(zhì)素復(fù)合水凝膠吸附劑具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和吸附能力，特別對農(nóng)業(yè)用水中的重金屬離子和有機(jī)物吸附效果顯著，可有效去除水中的污染物，真正實(shí)現(xiàn)了“從農(nóng)田中來，回農(nóng)田中去”。

作為項(xiàng)目技術(shù)指導(dǎo)老師，南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副研究員陳瑩表示，該項(xiàng)目對提取的木質(zhì)素進(jìn)行超聲處理，制備得到木質(zhì)素納米顆粒，獨(dú)創(chuàng)性地使用以過氧化氫/抗壞血酸作為引發(fā)劑，與木質(zhì)素納米顆粒發(fā)生反應(yīng)生成苯氧自由基，隨后苯氧自由基引發(fā)單體聚合，最終形成了連接有木質(zhì)素納米顆粒的交聯(lián)聚合物長鏈。結(jié)合了多功能的剛性交聯(lián)劑，并借助氫鍵的纏結(jié)，木質(zhì)素復(fù)合水凝膠表現(xiàn)出較高的機(jī)械強(qiáng)度，且因其獨(dú)特的均勻多孔三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對有機(jī)物和重金屬都具有較強(qiáng)的吸附能力。

“傳統(tǒng)的水凝膠因其缺乏足夠的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，分子吸附率較低等缺點(diǎn)極大地限制了其在污水處理中的實(shí)際應(yīng)用。”陳瑩介紹，木質(zhì)素納米顆粒復(fù)合水凝膠是利用工業(yè)木質(zhì)素制成木質(zhì)素納米顆粒，使其均勻分布在水凝膠基體上，大大擴(kuò)寬水凝膠的使用范圍。除印染廢水、河流污水處理外，其在生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域也有潛在的廣泛應(yīng)用。目前團(tuán)隊(duì)已成功申請五項(xiàng)相關(guān)專利，另有產(chǎn)品試用報告、科技查新報告、第三方驗(yàn)證報告等多項(xiàng)進(jìn)展和成果，具有良好的市場潛力和社會效益。

“我們的產(chǎn)品具有成本低廉、制作工藝簡單、制備周期短、吸附性強(qiáng)、力學(xué)性能優(yōu)異，原料生態(tài)環(huán)保可循環(huán)利用等特點(diǎn)，因此在大型農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)及鄉(xiāng)村貧困地區(qū)灌溉用水處理的應(yīng)用上具有較大優(yōu)勢。”鄒同慶表示，此外，因其還具有制備過程低能耗、水相反應(yīng)安全無污染、可吸附-脫附循環(huán)再利用等優(yōu)勢，將助推高污染、高能耗企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可獲得良好的市場效益和社會效益。

“針對吸附后的復(fù)合水凝膠如何安全處理等問題，我們目前正在研發(fā)與光催化劑結(jié)合對其吸附物進(jìn)行分解的項(xiàng)目，期許將來能夠做到將吸附后的材料放置于陽光下進(jìn)行有害物降解，從而達(dá)到循環(huán)利用。”陳瑩說。(作者：陳彬 )

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