新技術助力將污水十分鐘變廢為寶

“我們的技術處理一噸印染污水的成本約為5元，傳統技術約為17元，而且我們處理后的水質可達到1級排放 A 標準。”西南石油大學石油與天然氣工程學院2017級博士生石晛說的這項污水處理技術是“活性氧（Reac-O2）污水處理劑”。憑借這項技術，石晛帶領團隊一路過關斬將，在第三屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽全國總決賽中斬獲銀獎。

一次偶然結緣污水凈化

與污水的“結緣”是一次偶然，這要從石晛的一次現場實習說起。

有一次打井施工，石晛看到一只鳥喝了一口污水儲存池的水就直接死掉了，“當時突然心里一震”。石晛覺得，雖然油田要增產，但是不該以犧牲環境為代價，如果能研發出一種高效凈水的處理劑，一定是十分有意義的事情。

于是石晛一頭扎進了污水凈化處理的研究中。在第三屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽開始報名時，石晛把實驗室參與研發的同學拉到一起組隊參賽。

據石晛介紹，目前大多污水治理采用的方法是物化法、生化法等，基本屬于末端治理，即先污染后治理。從處理效果來看，不但無法解決環境污染問題，而且成本較高，甚至可能造成二次污染，導致環境進一步惡化。

能否利用某些新興技術來優化傳統污水處理工藝，既能降低處理成本，又能提高凈化能力？石晛團隊邁上了探索之路。

交叉學科開啟大門

交叉學科給石晛開啟了新的大門。石晛平時喜歡看一些交叉學科的文獻，在一次閱讀中，他發現了光催化這種新興技術。團隊的研究找到了突破口。

光催化劑在紫外光的輻照下發生光反應，進而與污水中的有機污染物發生反應，達到凈化污水的目的。但是不能響應可見光讓處理成本大大提高，阻礙了它的大規模工業化應用。太陽光能量中紫外光部分僅占4%，而可見光部分占43%。“有沒有一種可以響應可見光的催化劑？”石晛自問。

為了找到能響應可見光的催化劑，石晛帶著團隊成員沒日沒夜地查文獻、找資料、做實驗。“那段時間整天泡在實驗室，不斷嘗試、失敗、自我否定……”團隊成員陳杰說。

功夫不負有心人，經過不斷的實驗，他們找到了一種新興的響應可見光催化劑——鉍基光催化劑。這種材料的催化劑能夠響應可見光，在可見光的照射下就可發生光反應過程，大大降低了能源成本。

新的“攔路虎”出現

雖然找到了響應可見光的催化劑，但是新的“攔路虎”出現了：鉍基光催化劑雖然已經表現出良好的光催化性質，但是光利用率偏低，仍有可改善的地方。于是整個團隊開始著手研究如何增強鉍基光催化劑的光催化活性機理。

因為之前沒有多少人研究，可參考的文獻又少，團隊只能反復試驗。他們通過使用不同的溶劑、控制反應溫度和反應時間等，逐一測試、排查，慢慢探索合成樣品，探究在什么條件下催化劑的光利用率最大、效果最好，分析優勢，發現弊端，并逐一攻克。

就這樣，歷時四個多月，經過數千次的實驗、對比，石晛帶領團隊終于合成出了一種光利用率高、性能穩定、成本低的催化劑：Reac-O2污水處理劑。

Reac-O2 污水處理劑可在可見光的激發條件下產生活性極強的活性氧物種，活性氧物種幾乎能無選擇性地將廢水中難降解的有機污染物氧化降解成無毒或低毒的小分子物質，達到無害化目的。

“我們將傳統技術針對有機污染物的十多項處理程序簡化為兩道工序，普通處理劑需要經過一個小時完成凈化的污水，使用Reac-O2污水處理劑半小時內就能完成凈化，且其作用遠遠高于普通處理劑。”石晛說，一般的污水最快十分鐘就能完成凈化處理。

據陳杰介紹，催化劑還可循環利用，Reac- O2 污水處理劑可重復循環使用至少30 次，且有機毒物降解效率仍可達到85%，具有很高的穩定性及可循環利用性，大大降低了處理成本。

比賽中，很多專家用“神奇”來描述此項技術。“這是個綠色環保的項目，也是科技含量很高的一個項目，更是一個利國利民的項目。”評審專家如此評價。

如今，這項技術已經走出了實驗室，走向了市場。項目先后與成都兩家公司達成總計2500萬元的合作意向，并逐步打開印染污水和油田污水的市場。“預計在2年內打開全國生活、工業污水處理市場。”石晛說。