將農業(yè)“廢料”秸稈“變廢為寶” 為環(huán)保資源的利用提可行思路

農村地區由于用水水源水質(zhì)復雜多樣，處理工藝單一，并且水源地保護管理水平較低，常常面臨水量型或水質(zhì)型缺水等問(wèn)題，因而如何提高水質(zhì)改善技術(shù)，進(jìn)而穩步解決農業(yè)用水安全問(wèn)題成為推動(dòng)鄉村建設現代化的一大考驗。

日前，來(lái)自南京郵電大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的學(xué)生團隊利用從秸稈中提取的木質(zhì)素，制成了一種低成本、強吸附性的多孔結構吸附劑——復合水凝膠，成功將農業(yè)“廢料”--秸稈“變廢為寶”，將為我國環(huán)保資源的利用和農業(yè)污水用水處理提供另一可行思路。

“農業(yè)生產(chǎn)是最大的用水部門(mén)，也是水污染的主要來(lái)源。我們通過(guò)調查研究發(fā)現，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(lái)處理污水的方式鮮有推廣。”據團隊負責人、該校材料科學(xué)與工程學(xué)院大二學(xué)生鄒同慶介紹，團隊創(chuàng )新性地使用農作物秸稈提取物木質(zhì)素作為主要原料，通過(guò)改良優(yōu)化得到的木質(zhì)素復合水凝膠吸附劑具有優(yōu)異的機械強度和吸附能力，特別對農業(yè)用水中的重金屬離子和有機物吸附效果顯著(zhù)，可有效去除水中的污染物，真正實(shí)現了“從農田中來(lái)，回農田中去”。

作為項目技術(shù)指導老師，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，獨創(chuàng )性地使用以過(guò)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(cháng)鏈。結合了多功能的剛性交聯(lián)劑，并借助氫鍵的纏結，木質(zhì)素復合水凝膠表現出較高的機械強度，且因其獨特的均勻多孔三維網(wǎng)絡(luò )結構，對有機物和重金屬都具有較強的吸附能力。

“傳統的水凝膠因其缺乏足夠的機械強度和韌性，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)際應用。”陳瑩介紹，木質(zhì)素納米顆粒復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，其在生物醫藥等諸多領(lǐng)域也有潛在的廣泛應用。目前團隊已成功申請五項相關(guān)專(zhuān)利，另有產(chǎn)品試用報告、科技查新報告、第三方驗證報告等多項進(jìn)展和成果，具有良好的市場(chǎng)潛力和社會(huì )效益。

“我們的產(chǎn)品具有成本低廉、制作工藝簡(jiǎn)單、制備周期短、吸附性強、力學(xué)性能優(yōu)異，原料生態(tài)環(huán)?？裳h(huán)利用等特點(diǎn)，因此在大型農業(yè)產(chǎn)區及鄉村貧困地區灌溉用水處理的應用上具有較大優(yōu)勢。”鄒同慶表示，此外，因其還具有制備過(guò)程低能耗、水相反應安全無(wú)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)結構優(yōu)化，可獲得良好的市場(chǎng)效益和社會(huì )效益。

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

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