中新網(wǎng)天津12月24日電 (張道正 聶文斐 張軼帆)隨著霧霾天氣的加劇，“低碳減排”、“綠色生活”越來越成為人們口中的熱詞。近日，南開大學(xué)的三名美女“學(xué)霸”研制了“零碳排自運(yùn)行可持續(xù)廢水處理系統(tǒng)”，力求為環(huán)境保護(hù)做出自己的貢獻(xiàn)。
作為參賽作品，這一項目還獲得了由北京化工大學(xué)主辦、中國化工學(xué)會和日本名古屋工業(yè)大學(xué)協(xié)辦的“環(huán)保與新能源國際大學(xué)生競賽”一等獎，這一系統(tǒng)與已經(jīng)研發(fā)出的四臺微生物燃料電池獲得了中國、日本和英國的專家的一致好評。
南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2010級本科生馮萃娟、段雨欣和丁寧是住在同一個寢室的姑娘，作為環(huán)境工程專業(yè)的學(xué)生，當(dāng)初報志愿時就有著改善自然環(huán)境的遠(yuǎn)大理想。面對經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展在國內(nèi)造成的環(huán)境污染與能源短缺，她們一直十分擔(dān)憂，想利用自己的專業(yè)技能改善這種情況，不只做紙上談兵的書生。
“能源緊張是世界各國面臨的共同問題，而廢水處理又占據(jù)了很大一部分能源，所以我們希望探尋一種方式，能夠原位利用廢水中有機(jī)污染物的能量，再利用產(chǎn)電微生物的分解代謝作用，既降解污染物，同時又發(fā)電，最后只排放出少量的二氧化碳和水。而這部分電能就可以用于驅(qū)動水泵，將來可以大規(guī)模應(yīng)用于污水處理廠。”馮萃娟如是說。
早在今年暑假，三個姑娘就開始泡在實驗室里搞研發(fā)，為此，她們犧牲了假期回家的時間，告別了懶覺、旅行，專心留在學(xué)校，每天七點(diǎn)就準(zhǔn)時到達(dá)實驗室，直到深夜十一點(diǎn)才戀戀不舍的離開。
馮萃娟介紹說，“其實這種污水處理的設(shè)想前人已經(jīng)有過研究，我們也翻閱了大量的文獻(xiàn)資料，但梳理后我們發(fā)現(xiàn)，前人設(shè)計的微生物燃料電池容量很小，我們希望將它擴(kuò)大到1.3升，這是一個非常難達(dá)到的級別，因為它要求我們要制作出和它容量相當(dāng)25cm尺寸的陰極。”
為了制作出這個陰極，她們經(jīng)歷了多次失敗，但隨著身邊霧霾天氣的日益增加，姑娘們愈發(fā)感覺到了減少污染物排放的必要性，于是她們從一次次失敗的沮喪中走了出來，用了兩個多月的時間在老師的指導(dǎo)下制作出了微生物燃料電池，并在今年九月份帶著她們的研究成果，跟隨校長龔克前往新加坡參加了國際工程師峰會——2013青年工程師大賽，獲得了銅牌。
“那是我們第一次參加國際大賽，經(jīng)驗稍顯不足。”馮萃娟說，“所以我們很不服氣，一直在不斷優(yōu)化方案，并做了充分的準(zhǔn)備，這才在環(huán)保與新能源國際大學(xué)生競賽取得了不錯的成績，也算是一雪前恥。”
據(jù)馮翠娟介紹，她們的微生物燃料電池其實是一種反應(yīng)器，容量為1.3L升，水力停留時間是一天左右。它采用碳纖維刷作為陽極，采用新研發(fā)的活性炭輥壓空氣陰極(比以往使用的鉑電極成本下降到五十分之一)，以產(chǎn)電微生物作為陽極催化劑，在降解污水中有機(jī)污染物的同時產(chǎn)電，維持反應(yīng)器自身運(yùn)行和驅(qū)動水泵，這將是一種綠色節(jié)能新型的污水處理方式。
“從廢水中回收能源并原位用于廢水處理，這個創(chuàng)意無疑是解決目前污水廠高能耗問題的一劑良方”，項目指導(dǎo)教師、南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副教授王鑫對她們的研究給予了高度評價，“該系統(tǒng)基于最新的生物電化學(xué)污水發(fā)電技術(shù)，在實驗室規(guī)模的研究中實現(xiàn)了污水處理過程的零能耗和零碳排，具有極大的應(yīng)用潛力。”
據(jù)了解，馮翠娟因其優(yōu)秀的學(xué)習(xí)與科研成績已保送攻讀南開大學(xué)環(huán)境工程方向的研究生，而段雨欣和丁寧也收到了國外名校的錄取通知書。雖然獲了國際大獎，她們并沒有踏出實驗室，仍在不斷完善這款微生物燃料電池，不斷提高它的輸出功率，以期日后規(guī)模應(yīng)用于污水處理廠。(完)