全光谱光催化材料实现水体污染零碳净化

试管中的粉末状物质为朱兴旺团队研发的全光谱响应氮碳光催化材料。王振兴摄

◎张 运 王振兴  柳 鑫  本报记者 过国忠

4月18日，科技日报记者从扬州大学获悉，该校环境科学与工程学院朱兴旺博士团队经过5年攻关，研制出一种全光谱响应氮碳光催化材料，可实现水体污染治理全程零碳净化，与传统催化剂相比，其整体效率提升13.6倍，并已具备产业级制备条件。相关研究成果已发表于《材料化学A》《应用表面科学》等国际学术期刊，并已申请两项发明专利。

朱兴旺介绍，随着城市化进程加快，不仅生活污水排放严重污染了城市水体，有机污染物的大量使用也导致水体环境污染加剧，城市水网黑臭现象屡见不鲜。传统的污水处理方法如截污纳管和内源治理防范等，需要铺设大量管道并将河水截流，把河底淤泥挖出运走，工程量浩大，给地方政府财政增加压力。

近年来，以催化材料为基础的水处理方法成为黑臭水体处理的研究热点，但目前的催化材料总体寿命短、催化效率慢，需要额外增加能量和持续投入。

朱兴旺团队长期致力于开发一种无须外加能量、成本低、持久性强、效果好的光催化材料。5年来，他们重点研发并优化了一种全光谱响应氮碳催化材料，该材料具有光生电子—空穴寿命长、化学稳定性高、光吸收范围宽、光吸收能力强等特点，经过持续改进，该材料已实现了产业化制备。

该团队开展的工程实验表明，将该材料制备的光催化网应用于河水中成功恢复了河流生态系统，10天内让河水污染物减少80%，有效恢复了其自净能力。相比于其他水体净化材料，该材料去除污染物效率大幅度提升，从常规的30天缩减到10天以下。

同时在河道治理中，每公里的河道只需铺设宽度为3米的光催化处理网，即可在10天内使河水COD（化学需氧量）达到国家地表水Ⅰ类标准。

据了解，该光催化网目前主要适用于景观河道水和工业废水中COD的去除，将来还可应用于城市污染河道，以及湖泊等大型水体中，通过净化水质，恢复水体自净能力，有效改善水体生态系统。