農(nóng)村地區(qū)由于用水水源水質復雜多樣，處理工藝單一，并且水源地保護管理水平較低，常常面臨水量型或水質型缺水等問題，因而如何提高水質改善技術，進而穩(wěn)步解決農(nóng)業(yè)用水安全問題成為推動鄉(xiāng)村建設現(xiàn)代化的一大考驗。

日前，來自南京郵電大學材料科學與工程學院的學生團隊利用從秸稈中提取的木質素，制成了一種低成本、強吸附性的多孔結構吸附劑——復合水凝膠，成功將農(nóng)業(yè)“廢料”--秸稈“變廢為寶”，將為我國環(huán)保資源的利用和農(nóng)業(yè)污水用水處理提供另一可行思路。

“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是最大的用水部門，也是水污染的主要來源。我們通過調查研究發(fā)現(xiàn)，目前主流處理秸稈的方法仍然是秸稈還田、秸稈飼料、秸稈沼氣和秸稈發(fā)電等，而利用秸稈來處理污水的方式鮮有推廣。”據(jù)團隊負責人、該校材料科學與工程學院大二學生鄒同慶介紹，團隊創(chuàng)新性地使用農(nóng)作物秸稈提取物木質素作為主要原料，通過改良優(yōu)化得到的木質素復合水凝膠吸附劑具有優(yōu)異的機械強度和吸附能力，特別對農(nóng)業(yè)用水中的重金屬離子和有機物吸附效果顯著，可有效去除水中的污染物，真正實現(xiàn)了“從農(nóng)田中來，回農(nóng)田中去”。

作為項目技術指導老師，南京郵電大學材料科學與工程學院副研究員陳瑩表示，該項目對提取的木質素進行超聲處理，制備得到木質素納米顆粒，獨創(chuàng)性地使用以過氧化氫/抗壞血酸作為引發(fā)劑，與木質素納米顆粒發(fā)生反應生成苯氧自由基，隨后苯氧自由基引發(fā)單體聚合，最終形成了連接有木質素納米顆粒的交聯(lián)聚合物長鏈。結合了多功能的剛性交聯(lián)劑，并借助氫鍵的纏結，木質素復合水凝膠表現(xiàn)出較高的機械強度，且因其獨特的均勻多孔三維網(wǎng)絡結構，對有機物和重金屬都具有較強的吸附能力。

“傳統(tǒng)的水凝膠因其缺乏足夠的機械強度和韌性，分子吸附率較低等缺點極大地限制了其在污水處理中的實際應用。”陳瑩介紹，木質素納米顆粒復合水凝膠是利用工業(yè)木質素制成木質素納米顆粒，使其均勻分布在水凝膠基體上，大大擴寬水凝膠的使用范圍。除印染廢水、河流污水處理外，其在生物醫(yī)藥等諸多領域也有潛在的廣泛應用。目前團隊已成功申請五項相關專利，另有產(chǎn)品試用報告、科技查新報告、第三方驗證報告等多項進展和成果，具有良好的市場潛力和社會效益。

“我們的產(chǎn)品具有成本低廉、制作工藝簡單、制備周期短、吸附性強、力學性能優(yōu)異，原料生態(tài)環(huán)?？裳h(huán)利用等特點，因此在大型農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)及鄉(xiāng)村貧困地區(qū)灌溉用水處理的應用上具有較大優(yōu)勢。”鄒同慶表示，此外，因其還具有制備過程低能耗、水相反應安全無污染、可吸附-脫附循環(huán)再利用等優(yōu)勢，將助推高污染、高能耗企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化，可獲得良好的市場效益和社會效益。

“針對吸附后的復合水凝膠如何安全處理等問題，我們目前正在研發(fā)與光催化劑結合對其吸附物進行分解的項目，期許將來能夠做到將吸附后的材料放置于陽光下進行有害物降解，從而達到循環(huán)利用。”陳瑩說。(作者：陳彬 )

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