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交汇点讯 农村地区由于用水水源水质复杂多样，处理工艺单一，并且水源地保护管理水平较低，常常面临水量型或水质型缺水等问题，因而如何提高水质改善技术，进而稳步解决农业用水安全问题成为推动乡村建设现代化的一大考验。记者从南京邮电大学了解到，来自该校材料科学与工程学院的学生团队利用从秸秆中提取的木质素制成了一种低成本、强吸附性的多孔结构吸附剂——复合水凝胶，成功将农业“废料”——秸秆“变废为宝”，将为我国环保资源的利用和农业污水用水处理提供另一可行思路。
“农业生产是最大的用水部门，也是水污染的主要来源。我们通过调查研究发现，目前主流处理秸秆的方法仍然是秸秆还田、秸秆饲料、秸秆沼气和秸秆发电等，而利用秸秆来处理污水的方式鲜有推广。”据团队负责人、材料科学与工程学院大二学生邹同庆介绍，团队创新性地使用农作物秸秆提取物木质素作为主要原料，通过改良优化得到的木质素复合水凝胶吸附剂具有优异的机械强度和吸附能力，特别对农业用水中的重金属离子和有机物吸附效果显著，可有效去除水中的污染物，真正实现了“从农田中来，回农田中去”。
据项目技术指导老师、南京邮电大学材料科学与工程学院副研究员陈莹介绍，该项目对提取的木质素进行超声处理，制备得到木质素纳米颗粒，独创性地使用以过氧化氢/抗坏血酸作为引发剂，与木质素纳米颗粒发生反应生成苯氧自由基，随后苯氧自由基引发单体聚合，最终形成了连接有木质素纳米颗粒的交联聚合物长链。结合了多功能的刚性交联剂，并借助氢键的缠结，木质素复合水凝胶表现出较高的机械强度，且因其独特的均匀多孔三维网络结构，对有机物和重金属都具有较强的吸附能力。
“传统的水凝胶因其缺乏足够的机械强度和韧性，分子吸附率较低等缺点极大地限制了其在污水处理中的实际应用。”陈莹介绍，木质素纳米颗粒复合水凝胶是利用工业木质素制成木质素纳米颗粒，使其均匀分布在水凝胶基体上，大大扩宽水凝胶的使用范围。除印染废水、河流污水处理外，其在生物医药等诸多领域也有潜在的广泛应用。目前团队已成功申请五项相关专利，另有产品试用报告、科技查新报告、第三方验证报告等多项进展和成果，具有良好的市场潜力和社会效益。
“我们的产品具有成本低廉、制作工艺简单、制备周期短、吸附性强、力学性能优异，原料生态环保可循环利用等特点，因此在大型农业产区及乡村贫困地区灌溉用水处理的应用上具有较大优势。”邹同庆表示，此外，因其还具有制备过程低能耗、水相反应安全无污染、可吸附-脱附循环再利用等优势，将助推高污染、高能耗企业的产业结构优化，可获得良好的市场效益和社会效益。“针对吸附后的复合水凝胶如何安全处理等问题，我们目前正在研发与光催化剂结合对其吸附物进行分解的项目，期许将来能够做到将吸附后的材料放置于阳光下进行有害物降解，从而达到循环利用。”陈莹说。
该校材料科学与工程学院党委书记赵允玉表示，近年来，考虑到社会单位对高校人才培养的要求，学院坚持“大师引领，团队育人”的先进理念，培养了许多“本-硕-博”多层次、多学科、人才交叉、学科交融的优秀团队，此次学生团队研发的低成本、强吸附性的复合水凝胶就是以本科生为主，硕士、博士参与互动的优秀成果代表，这样的“课题组”式培养方式也可以为本科生未来在科研领域做出更大成果奠定基础。“能在大一时期加入课题组是学院给予我的机会。这两年在课题组里的经历不仅强化了我对专业的认识，也激发了我的创新创业思维，我相信这是未来进入职场或进行科研工作的宝贵财富。”学生负责人邹同庆表示。
新华日报·交汇点记者 叶真 通讯员 李海博 安慧
编辑: 王甜
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