黨的十九大(dà)報告提出，創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體(tǐ)系的戰略支撐。要瞄準世界科(kē)技前沿，強化基礎研究，實現前瞻性基礎研究、引領性原創成果重大(dà)突破。在此方面，重慶各高校(xiào)一直在努力。近日(rì)，重慶工商大(dà)學一項創新成果面世，該校(xiào)環境與資源學院王星敏教授團隊研發出了“等離(lí)子體(tǐ)廢活性炭再生(shēng)一體(tǐ)箱”。這個“魔法箱”可(kě)讓廢活性炭甚至受到污染的土(tǔ)壤“再生(shēng)”，重拾活力，實現資源的循環利用，保護生(shēng)态環境。


小小活性炭有大(dà)用處 如(rú)何循環利用成難題


活性炭很多人(rén)都(dōu)熟悉，生(shēng)活中也常見(jiàn)。活性炭被稱作(zuò)環境污染治理(lǐ)的“青黴素”，廣泛應用于有毒有害(廢)氣體(tǐ)、污(廢)水治理(lǐ)中，比如(rú)4S店(diàn)、塗裝車間、印刷、摩配、造紙等行業和領域。許多辦公或者住宅新裝修後，也會使用活性炭來(lái)除去(qù)有毒氣味。據統計(jì)，城(chéng)市淨化工程和工業污水處理(lǐ)占活性炭使用量的70%。


市場上活性炭的售價不算高，爲何要幫助廢活性炭“再生(shēng)”?


在接受華龍網記者專訪時，團隊負責人(rén)王星敏說(shuō)，使用一段時間後，活性炭會達到吸附飽和而失去(qù)吸附活性，這時的活性炭不但(dàn)沒有繼續吸附有害物質的能力，還(hái)會成爲污染物的富集體(tǐ)，造成二次污染源。


廢活性炭常見(jiàn)的處理(lǐ)方式是這樣的：生(shēng)活中，有人(rén)會将它們拿到太陽底下曬一下，通過暴曬除去(qù)活性炭吸附的有機(jī)物，但(dàn)這等于把污染物直接排放(fàng)到大(dà)氣中，而且不一定有效果。在工業上，企業需将廢活性炭按規範集中處理(lǐ)。按照(zhào)有的企業2-4月就(jiù)需要更換一次活性炭的頻率，這無疑增加了企業的環保污染治理(lǐ)費用和生(shēng)産成本。


衆所周知，目前活性炭生(shēng)産多用不可(kě)再生(shēng)物質爲原料，如(rú)果直接将廢活性炭焚燒處置，也導緻了不可(kě)再生(shēng)資源的浪費。


“再生(shēng)一體(tǐ)箱”有“魔力” 廢活性炭也能循環利用


那麽，怎麽去(qù)解決廢活性炭的循環利用問(wèn)題呢(ne)?這個箱子有何“魔力”?


王星敏介紹，隻要将使用過的廢活性炭放(fàng)進“等離(lí)子體(tǐ)廢活性炭再生(shēng)一體(tǐ)箱”，在等離(lí)子體(tǐ)反應器放(fàng)電作(zuò)用下，利用産生(shēng)的高能量、高活性粒子可(kě)分(fēn)解活性炭吸附的有機(jī)污染物，實現活性炭的淨化。目前廢活性炭的再生(shēng)率可(kě)達到60%，在技術(shù)優化和裝備升級後，再生(shēng)率還(hái)會提高。


“研究發現，反應器構型對不同形式的有機(jī)污染物的處理(lǐ)表現出不同的優越性，課題組目前正深入研究環列筒式、闆級式等不同構型反應器對持久性有機(jī)污染物降解、污染土(tǔ)壤的修複。” 王星敏說(shuō)。


記者了解到，這個項目已經獲得(de)了3項國(guó)家發明專利，分(fēn)别是自(zì)制等離(lí)子體(tǐ)反應器、再生(shēng)一體(tǐ)箱以及處理(lǐ)廢活性炭的技術(shù)，還(hái)在第十五屆“挑戰杯”全國(guó)大(dà)學生(shēng)課外學術(shù)科(kē)技作(zuò)品競賽中斬獲了重慶賽區一等獎。


972個零件(jiàn)組裝成一體(tǐ)箱 失敗十餘次還(hái)要繼續


“再生(shēng)一體(tǐ)箱”方方正正，看(kàn)上去(qù)就(jiù)像一個普通儲物箱，沒啥特别。讓人(rén)想不到的是，這個箱子組裝時竟用了972個零件(jiàn)。


“這是一次産學研合作(zuò)，過程中有環保科(kē)技企業的工程師(shī)指導，團隊成員(yuán)分(fēn)工完成了箱體(tǐ)原材料的采購(gòu)、加工、組裝及調試，市面上幾個主要機(jī)電市場不知道來(lái)回跑了多少次。”團隊成員(yuán)、研三學生(shēng)吳潇潇說(shuō)，僅是等離(lí)子反應器都(dōu)自(zì)主設計(jì)了五款，最後選擇了效果最好的一個。


記者了解到，這972個零配件(jiàn)組裝成最後的成品，花了半年(nián)時間。


“經常是我們好不容易搭建好了，測試了發現不行，隻好重來(lái)。”吳潇潇說(shuō)，雖然失敗了十多次，但(dàn)大(dà)家都(dōu)不想放(fàng)棄。目前樣品已經實現了廢活性炭60%的淨化率，這一數據還(hái)會繼續提高。


師(shī)生(shēng)協作(zuò)搞科(kē)研 “互怼”不斷讓産品更優


據悉，該項目由重慶工商大(dà)學環境與資源學院王星敏教授、餘純麗教授帶領3名研究生(shēng)和4名本科(kē)生(shēng)團隊，自(zì)2012年(nián)開始研發而成，項目獲得(de)了重慶市科(kē)委應用開發項目(cstc2014yykfA-5003)的資助。


勤于思考，善于辯駁是團隊中學生(shēng)最大(dà)的特點。采訪中，王星敏一直爲學生(shēng)團隊點贊：“隻有你(nǐ)喜歡，你(nǐ)才會用心做，并且做得(de)更好。研發過程中，學生(shēng)起到了重要作(zuò)用，有時走路(lù)吃(chī)飯都(dōu)在思考怎麽優化設備，爲了提升自(zì)制設備性能，師(shī)生(shēng)間常常發生(shēng)激烈争論。”


王星敏舉例說(shuō)，“再生(shēng)一體(tǐ)箱”的外殼，從(cóng)産品的推廣角度來(lái)看(kàn)，她認爲要用輕便、美觀的材料，如(rú)工程塑料，而學生(shēng)堅持耐用性，并選用了鐵材質。


“我并不是絕對的權威，誰的建議(yì)更好用誰的。”王星敏說(shuō)。爲了鼓勵學生(shēng)的創新創意，團隊按學生(shēng)的想法加工了設備，雖然耐用，但(dàn)是設備太重，加工成本還(hái)增加了四分(fēn)之一。最終，在方案優化的討(tǎo)論中，學生(shēng)主動提出了外殼材質改進方案。“類似的‘互怼’有很多。但(dàn)大(dà)家在這個過程中互相(xiàng)學習，取長補短(duǎn)強化知識與技能，也讓産品的性能一次次有了提高和改善。”王星敏說(shuō)。


多次測試的數據顯示，“再生(shēng)一體(tǐ)箱”的等離(lí)子體(tǐ)設備和整體(tǐ)裝置，比市面上同類型的産品有進步和提升，操作(zuò)更簡便，運行成本也更低。


降低環保企業成本 市場前景廣闊


記者了解到，項目立項不久，王星敏團隊的研究就(jiù)吸引了專注廢水和廢氣處理(lǐ)的環保公司重慶天聖科(kē)技的關注，雙方展開了合作(zuò)。


在公司總經理(lǐ)周燹看(kàn)來(lái)，“再生(shēng)一體(tǐ)箱”有很廣闊的市場前景。他(tā)表示，活性炭主要用于過濾有毒氣體(tǐ)和污染物，它的缺陷是會飽和。一旦飽和，廢活性炭就(jiù)成了二次污染源甚至是危險廢物。“購(gòu)買活性炭需要三至五千元一噸，廢棄後，每噸廢活性炭企業還(hái)要花兩三千塊錢去(qù)集中規範處理(lǐ)，對企業來(lái)說(shuō)，這就(jiù)是很大(dà)的成本。”他(tā)說(shuō)。


雖然目前市場上已經有催化燃燒這種方法來(lái)讓活性炭循環再生(shēng)，但(dàn)是資金投入是百萬級的，而且耗電。周燹表示，當“再生(shēng)一體(tǐ)箱”進入市場應用後，就(jiù)可(kě)以讓企業少花錢，而且它的能耗低，可(kě)大(dà)大(dà)降低處理(lǐ)廢氣、廢水等環保公司的生(shēng)産成本。


接下來(lái)，王星敏團隊還(hái)将聯合企業，深化産學研合作(zuò)，加大(dà)創新，對“再生(shēng)一體(tǐ)箱”進行優化升級，将其應用推廣到工業化生(shēng)産中。