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2023-09-28 05:44:44 作者: 火中物
卓靜思則將目標對準了酚類有機物,結合國內製漿造紙行業的現狀,如果能探索出合適的方向,勢必可以有效降低揮發酚類污染物的排放量,進一步削減二噁英類污染物的總量。
事情說來簡單,做起來極難。
光觸媒種類繁多,研究難度也不小,光是為了入門卓靜思便用了整整兩年時間,單品類觸媒的催化分解效果分析,便正是她的碩士畢業論文。
隨後她又發現混合類型的觸媒效果又有提升,並且水處理成本大幅降低,可以進一步進行從實驗室階段轉化至工業應用的探索。
光觸媒材料多達數十種,部分貴重金屬價格極其昂貴,以她一個博士生的身份,根本無力維繫這樣龐大的科研計劃。
幸運的是她的導師舒禮蓉認可了她的科研成果,及時介入,將這一個原本的碩士論文課題進一步拓展延伸,申報成為一個大項目,卓靜思便只需要負責其中三種材料混合後的催化效果探索,作為一篇博士論文雖然還是顯得過於高檔,但也勉強做得出來了。
即便如此,這也不輕鬆。
她得不斷摸索,不斷調整三種材料的混合比例,隨後又得繼續探索最優化的投放比例,即為最佳反應濃度。
一升含酚廢水加多少克的光觸媒粉末最合適呢?
這又是個龐大無比的命題,催化降解的效果並非光觸媒加得越多越好,除此之外,如果成本高到無法工業應用,那這科研項目也就成了空中樓閣,無從下口了。
另外,還得琢磨光催化反應時最適合的光波長,不斷微調吸收光波長來確定催化效果。
簡而言之,400nm的紫外光與395nm的紫外光催化效果,也可能存在差異,再涉及到可見光與紅外光,這工作量大得叫人髮指。
另外,就是污水中的酚類污染物濃度也得刻意不斷摸索變化,從0.001mg/L到100mg/L。
光化學的奇妙之處就在於此,當你沒能找到最合適的點位時,不斷微調參數可能都感受不出明顯的變化。
可一旦琢磨到了那臨界點,便很有可能讓整個反應的效果瞬間突變。
以部分有機溶劑的沸點為例,溫度一直達不到沸點,哪怕加熱器一直在升溫,燒瓶中的溶劑卻始終不曾見著半點變化,看起來就像凍住了一般。
可一旦達到臨界點,溶劑迅速的便沸騰開來。
研究光觸媒的催化效果比這原理複雜得多,但道理卻是異曲同工。
卓靜思的整個研究項目,便由無數個隨機的參數變化組合而成,不同的光觸媒材料配比不斷調整,從33:33:33,再到98:1:1;觸媒材料投加質量不斷變化,從每一升污水投加一毫克直到數克;含酚廢水的污染濃度從低濃到中濃再到高濃;吸收光波長從紅外線換到紫外線,波長一納米一納米的變化。
其中難度,並不輸給當年的愛迪生為了發明燈泡嘗試的六千餘種材料。
現代科研,尤其是這種接近基礎學科的科研,一向便是如此的枯燥無聊,只有在不斷累積大量數據的前提下,才能一步步接近科學的本質。
哪怕明知道自己面對的是數萬萬種可能,也只能像盜火的普羅米修斯一樣一步步往前攀爬。
舒教授如今帶了近十個博士生,其中除了卓靜思之外,一共有五個博士生分別帶著另外四個團隊,各自攻關不同的觸媒材料催化效果。
卓靜思從開始讀博一直到現在,全都陷在了這項目里,期間更是經過幾次大的挫折。
比如她最開始選擇的納米二氧化鐵、二氧化鋅與二氧化矽作為切入點,選擇用鉑來進行配位螯合,可在苦熬了一年,積累了大量數據之後,她突發奇想將二氧化矽換成了鈦酸鍶,這下可好,效果完爆了之前三種材料的所有配比,又得全部推翻重來。
其實她也根本不指望自己真能將所有參數都確定下來,找到最完美的那個點,這不切實際。
但這無所謂,哪怕她整個項目都完全失敗了,只要能將自己的大量數據整理出來,做出數據曲線投放到國際上的科學刊物里去,也能獲得不小的SCI影響因子。
哪怕是失敗的研究,也等若幫別人排除了失敗的可能,一樣是科研成果,也能完成博士論文。
如果世上真有人能將所有光觸媒都試過一遍,從數十種材料中找到最完美的配比,再將反應濃度、含酚廢水濃度、吸收光波長、反應時間等等參數確定下來,找到能以最低成本,最高效率斷鏈酚類有機物的反應條件,給個諾獎也不過分,但這顯然不可能一蹴而就。
在研究的過程中運氣爆表,或者說是有更多的人力物力,有數十個小組一齊攻關,不斷微調參數之後大體能找出一個可以工業化應用的方向,那差不多就算是能出產品了。
或許距離真正的完美還差著十萬八千里,但這半吊子產品拿出去也能做成混合液態狀的光觸媒流體拿到世面上去賣,等待著項目組的將會是驚人的暴利,同時也能打開國內的酚類污染物難治理的局面。
陳光現在能參與的範疇,則要更後面一點,在偌大的實驗室角落還有一套生化處理模擬器,在這套模擬器中,大體能反應得出來被斷鏈後的酚類污染物的生物可降解性,這正是屬於工業應用範疇中最細小的那個點。
這其實是卓靜思最壞的打算,如果在大方向上實在無法做出突破,那就從小處著手,具體落實到微生物生化反應的過程中去。