南开三美女\"学霸\"研发零碳排废水处理系统(图)

来源:互联网新闻 时间:2020-04-30 13:03

南开三美女“学霸”研发零碳排废水处理系统(图)

图为三名美女“学霸”研制的作品。南开大学摄

图为三名美女“学霸”研制的作品。南开大学摄

图为三名美女“学霸”获奖后合影。南开大学摄

随着雾霾天气的加剧,“低碳减排”、“绿色生活”越来越成为人们口中的热词。近日,南开大学的三名美女“学霸”研制了“零碳排自运行可持续废水处理系统”,力求为环境保护做出自己的贡献。

作为参赛作品,这一项目还获得了由北京化工大学主办、中国化工学会和日本名古屋工业大学协办的“环保与新能源国际大学生竞赛”一等奖,这一系统与已经研发出的四台微生物燃料电池获得了中国、日本和英国的专家的一致好评。

南开大学环境科学与工程学院2010级本科生冯萃娟、段雨欣和丁宁是住在同一个寝室的姑娘,作为环境工程专业的学生,当初报志愿时就有着改善自然环境的远大理想。面对经济快速发展在国内造成的环境污染与能源短缺,她们一直十分担忧,想利用自己的专业技能改善这种情况,不只做纸上谈兵的书生。

“能源紧张是世界各国面临的共同问题,而废水处理又占据了很大一部分能源,所以我们希望探寻一种方式,能够原位利用废水中有机污染物的能量,再利用产电微生物的分解代谢作用,既降解污染物,同时又发电,最后只排放出少量的二氧化碳和水。而这部分电能就可以用于驱动水泵,将来可以大规模应用于污水处理厂。”冯萃娟如是说。

早在今年暑假,三个姑娘就开始泡在实验室里搞研发,为此,她们牺牲了假期回家的时间,告别了懒觉、旅行,专心留在学校,每天七点就准时到达实验室,直到深夜十一点才恋恋不舍的离开。

冯萃娟介绍说,“其实这种污水处理的设想前人已经有过研究,我们也翻阅了大量的文献资料,但梳理后我们发现,前人设计的微生物燃料电池容量很小,我们希望将它扩大到1.3升,这是一个非常难达到的级别,因为它要求我们要制作出和它容量相当25cm尺寸的阴极。”

为了制作出这个阴极,她们经历了多次失败,但随着身边雾霾天气的日益增加,姑娘们愈发感觉到了减少污染物排放的必要性,于是她们从一次次失败的沮丧中走了出来,用了两个多月的时间在老师的指导下制作出了微生物燃料电池,并在今年九月份带着她们的研究成果,跟随校长龚克前往新加坡参加了国际工程师峰会——2013青年工程师大赛,获得了铜牌。

“那是我们第一次参加国际大赛,经验稍显不足。”冯萃娟说,“所以我们很不服气,一直在不断优化方案,并做了充分的准备,这才在环保与新能源国际大学生竞赛取得了不错的成绩,也算是一雪前耻。”

据冯翠娟介绍,她们的微生物燃料电池其实是一种反应器,容量为1.3L升,水力停留时间是一天左右。它采用碳纤维刷作为阳极,采用新研发的活性炭辊压空气阴极(比以往使用的铂电极成本下降到五十分之一),以产电微生物作为阳极催化剂,在降解污水中有机污染物的同时产电,维持反应器自身运行和驱动水泵,这将是一种绿色节能新型的污水处理方式。

“从废水中回收能源并原位用于废水处理,这个创意无疑是解决目前污水厂高能耗问题的一剂良方”,项目指导教师、南开大学环境科学与工程学院副教授王鑫对她们的研究给予了高度评价,“该系统基于最新的生物电化学污水发电技术,在实验室规模的研究中实现了污水处理过程的零能耗和零碳排,具有极大的应用潜力。”

据了解,冯翠娟因其优秀的学习与科研成绩已保送攻读南开大学环境工程方向的研究生,而段雨欣和丁宁也收到了国外名校的录取通知书。虽然获了国际大奖,她们并没有踏出实验室,仍在不断完善这款微生物燃料电池,不断提高它的输出功率,以期日后规模应用于污水处理厂。(张道正 聂文斐 张轶帆)

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