将一张“网膜”覆在污染水体上,只要晒晒“日光浴”,就能大幅增加水体溶解氧;撒入一些粉末或颗粒,就能有效降解水体中的氨氮、有机物、硫化氢等污染物,让水体变得更加清澈——你知道吗?这些网膜、粉末和颗粒,其“硬核技术”来源都是石墨烯。
5月29日,在宁夏汉舜石墨烯环境材料研究院实验室,记者见到了这些“百变金刚”:呈绿色粉末状的石墨烯生物底质改良材料,可对河道、湖泊、表流湿地、黑臭水体等底泥修复治理;呈黄色粉末状的石墨烯净水材料可针对水体中的高污染成分进行靶向治理,起到快速净化水体的作用;呈褐色、黑色、白色颗粒状的石墨烯高级氧化催化剂因其负载的活性成分不同,可分别用于工业废水、市政污水等的深度治理、提标改造,和河道黑臭水体、臭气等的净化;石墨烯光催化海绵和石墨烯吸油包等则适用于含油废水的处理、甚至海事和工业领域的油品泄漏净化治理。
2018年10月,石墨烯改性光催化技术被首次用于银川水体治理——芦草洼人工湿地。实验选取了芦草洼人工湿地一处1000平方米的开放水域面积,铺设了500平方米的石墨烯光催化网膜,另选700平方米的开放水域面积放置了2800个石墨烯光催化悬浮球。
同时在试验区上下游共布置了7个监测断面,工作人员每天分别于9时、13时、15时3个时间段取样,对氨氮含量(NH3-N)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)、溶解氧(DO)、pH值和溶解性总固体(TDS)这6项指标进行检测。在自然光的照射下,网膜周边可见产生了大量微气泡,即便是在冬季,透过冰层,网膜也可以在自然光的照射下分解产生大量的溶解氧,水体的自净能力大幅提高,降解氨氮、COD等,达到了除臭抑臭、水体不黑不臭的目的。
“一般的光催化网膜只能吸收太阳光中的紫外线参与反应,而我们采用宁夏汉尧公司生产的高品质石墨烯对光催化网膜进行化学修饰改性,使其可吸收高达90%以上的可见光光辐射能量,大大提高了光能的利用率,在使用寿命上,也更为优越,根据不同的应用场景,可以长达1年以上。”提供技术支持的宁夏汉舜石墨烯环境材料研究院院长乔瑞平博士说。
经过1个多月的试验监测,水质指标明显提升。“整个过程不需要任何化学辅助剂,还可以与传统治理方法同步进行,不会造成二次污染,可持续性修复、节能降耗、后期清理容易,对水体中微生物及动植物无危害。”乔瑞平博士说,相较于其他光催化技术,这种“硬核技术”用于水体的治理费用和运行成本将分别下降20%—30%,同时降解效率提高20%—30%,这会是未来城市治水的一条新路。
“未来,我们一方面将逐步完善现有石墨烯环境创新技术,提高水体治理的能力和效率;同时,进一步延展和创新石墨烯环境材料及产品系列,拓展其在工业废水、市政污水、村镇污水、黑臭水体甚至高含盐废水、含重金属废水、含油废水等细分领域的应用价值,从而推动水治理从传统的末端治理逐步提升至源头治理为导向的全流域综合整治。”乔瑞平博士说。(记者 徐佳敏)