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- 發(fā)布時(shí)間2018-06-11 09:05
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中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所首席研究員黃富強(qiáng)帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)7年攻關(guān)，成功研發(fā)出治污新材料，該材料由三維石墨烯管和黑色二氧化鈦兩種特殊材料混合而成，太陽(yáng)光照射2周內(nèi)，可較明顯改善水質(zhì)，幫助污水變清。部分成果今年初獲得“國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)，現(xiàn)已在上海、安徽等地成功示范。
該技術(shù)的治污原理是“物理吸附＋光化學(xué)催化降解”。三維石墨烯管作為關(guān)鍵的光生載流子分離和傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集污染物的高效吸附與可見(jiàn)光響應(yīng)的黑色二氧化鈦原位降解一體化的突出功效，新型三維石墨烯強(qiáng)化黑色二氧化鈦材料，擁有對(duì)某些有機(jī)污染物1000倍自身重量的超強(qiáng)吸附性能、可吸收高達(dá)90-95%的全太陽(yáng)光譜，所產(chǎn)生氧化力極強(qiáng)的自由基能把捕獲來(lái)的有機(jī)污染物高效氧化分解為水、二氧化碳。
該研究團(tuán)隊(duì)于2018年4月下旬起在滬皖等地進(jìn)行了示范，共鋪設(shè)光降解吸附網(wǎng)3000多張，覆蓋水域總面積近4萬(wàn)平方米，治污效果明顯。經(jīng)檢測(cè)，安徽省肥東縣定光河各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均有較大幅度提升；上海市天山公園水質(zhì)代表性指標(biāo)均從劣五類(lèi)水改善至五類(lèi)水以上，其中，化學(xué)需氧量從劣五類(lèi)改善至三類(lèi)水，氨氮三類(lèi)水改善至二類(lèi)水；其它示范地同樣具有類(lèi)似明顯成效。技術(shù)本身具有較強(qiáng)的原創(chuàng)性和先進(jìn)性，對(duì)特定有機(jī)污染物的降解速度與傳統(tǒng)材料相比提高5-10倍，有望對(duì)傳統(tǒng)污水處理技術(shù)帶來(lái)變革，推廣應(yīng)用于服務(wù)國(guó)計(jì)民生、解決國(guó)家污染防治重大需求。
該技術(shù)示范效果較為顯著，具有成本低、效益高、效果好等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用過(guò)程中不存在二次污染，尤其適用于城市黑臭水體的治理。施工工期短，經(jīng)數(shù)日光照即可消減黑臭，使水體變清。三維石墨烯增強(qiáng)黑色二氧化鈦的光催化技術(shù)特點(diǎn)包括：安全（材料無(wú)毒、無(wú)污染、衛(wèi)生安全、綠色低碳）、經(jīng)濟(jì)（材料成本低、使用與運(yùn)行維修費(fèi)用低、僅利用太陽(yáng)光）、效果好（效率高、壽命長(zhǎng)、有毒有機(jī)物均可降解，提升溶解氧）、特色明顯（不動(dòng)底泥進(jìn)行原位處理）、激活水生態(tài)（快速增加黑臭水體溶解氧，降解有毒有機(jī)物），還可恢復(fù)水體長(zhǎng)期自?xún)艋芰Α?/span>
黃富強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在三維石墨烯和黑色二氧化鈦的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域具有國(guó)際領(lǐng)跑地位。黑色二氧化鈦的國(guó)際領(lǐng)先研究被著名網(wǎng)站Chemistry View以“Black titania：Black is New White”為題作專(zhuān)文評(píng)述；石墨烯和三維結(jié)構(gòu)方面的開(kāi)創(chuàng)性研究，極具原創(chuàng)質(zhì)子型的氮摻雜介孔石墨烯和被稱(chēng)為材料之王的三維石墨烯管入選中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟評(píng)選出的2015年度具有影響力的十大新材料。
這些原創(chuàng)研究成果在Science、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、EES和Nano letters等高水平期刊上發(fā)表SCI論文90余篇，引用超過(guò)5500次，獲得發(fā)明專(zhuān)利50多項(xiàng)。目前上述兩大關(guān)鍵材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化制備，并出口至加拿大、新加坡、沙特等國(guó)，由團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)、搭建的綠色、低成本生產(chǎn)線(xiàn)，已經(jīng)具備50噸年產(chǎn)能。
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