【導(dǎo)語(yǔ)】
在科技飛速發(fā)展的浪潮中，蘇州非礦院步履不停，攻克重重科研技術(shù)難關(guān)，取得了一系列突破性成果。從選礦工藝優(yōu)化到綠色技術(shù)創(chuàng)新，每項(xiàng)成果都為公司發(fā)展添能，為行業(yè)進(jìn)步助力。本系列報(bào)道將深入科研一線，帶您了解這些科技成果背后的創(chuàng)新故事，見(jiàn)證科技如何改變產(chǎn)業(yè)，賦能未來(lái)！敬請(qǐng)關(guān)注！
研究背景
當(dāng)前，我國(guó)水污染與室內(nèi)空氣污染問(wèn)題不容忽視。工業(yè)廢水與生活污水排放，加劇了水體富營(yíng)養(yǎng)化與重金屬污染；同時(shí)，裝修材料釋放的甲醛等有害氣體，持續(xù)污染室內(nèi)空氣，威脅居民健康。在此背景下，蘇州非礦院依托“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，集成納米化、活化改性及復(fù)合材料設(shè)計(jì)等核心技術(shù)，成功研發(fā)多款高效低成本的礦物基吸附材料，在水污染治理與室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)落地應(yīng)用，該成果為“雙碳”目標(biāo)下的環(huán)境治理提供了創(chuàng)新性解決方案。
核心技術(shù)突破：提升吸附性能
高壓均質(zhì)技術(shù)：實(shí)現(xiàn)礦物納米化高效制備
通過(guò)引入納米高壓均質(zhì)技術(shù)，通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控高剪切力、空穴效應(yīng)及對(duì)撞作用，實(shí)現(xiàn)了層、架狀非金屬礦物片層剝離，得到一種一維納米超細(xì)材料：將礦物粒徑細(xì)化至400nm以下。提升其比表面積和表面極性，為后續(xù)吸附、催化功能發(fā)揮奠定基礎(chǔ)。，
梯度活化工藝：激活礦物“隱藏潛能”
通過(guò)微酸水熱活化技術(shù)，在水熱作用下微酸環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了礦物材料孔結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)調(diào)整，得到了一種超細(xì)活性材料。該材料比表面積增大到278.4m2/g、孔容0.695cc/g、孔徑0.904nm，表面電負(fù)性進(jìn)一步增強(qiáng)，雜質(zhì)吸收峰消失。同時(shí)將礦物的結(jié)構(gòu)水能夠轉(zhuǎn)化為吸附水，進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)甲醛的吸附能力。
多功能復(fù)合改性：精準(zhǔn)適配應(yīng)用場(chǎng)景
有機(jī)改性：采用干法接枝改性工藝，礦物材料進(jìn)行表面處理，在其表面嫁接了含有氨基的基團(tuán)。利用氨基與甲醛具有很好的選擇性吸附，同時(shí)基于氨基與醛基的曼尼希反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了改性材料對(duì)甲醛的化學(xué)吸附固化作用，表現(xiàn)出良好的去除效果，吸附性能測(cè)試表明甲醛去除率可達(dá)94.8%。
催化功能化：針對(duì)單一礦物材料存在的功能有限、無(wú)法長(zhǎng)效及循環(huán)使用難的問(wèn)題，以非金屬礦物材料為載體，搭載TiO2催化劑，采用化學(xué)沉淀法制備了一種可見(jiàn)光響應(yīng)型礦物復(fù)合材料，該復(fù)合材料對(duì)甲醛的降解率達(dá)到93.5%。
應(yīng)用成效
從凈化污水到清潔空氣
水處理領(lǐng)域：高效凈化工業(yè)廢水
基于上述技術(shù)的作用機(jī)理，我院研發(fā)出的膨潤(rùn)土基高性能的礦物基凈化材料在蘇州市某市政污水處理廠得到成功應(yīng)用，實(shí)踐表明COD、氨氮去除率均達(dá)到80%以上，當(dāng)用量0.8%時(shí)，總磷去除率也達(dá)到80%以上。
圖 吸附劑產(chǎn)品
圖 污水處理前后
室內(nèi)空氣凈化：打造健康呼吸環(huán)境
綜合上述技術(shù)，我院研發(fā)的TiO2/海泡石空氣凈化礦物功能復(fù)合材料成功在涂料、膠黏劑等行業(yè)中得到應(yīng)用，實(shí)踐表明甲醛24h去除率≥93%、苯去除率≥88%，應(yīng)用效果顯著。
圖 TiO2/海泡石復(fù)合材料的SEM圖
相關(guān)技術(shù)成果獲得中國(guó)建材集團(tuán)有限公司技術(shù)革新獎(jiǎng)，發(fā)布團(tuán)體化標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)。
展望未來(lái)
蘇州非礦院研發(fā)的礦物基吸附材料在水污染治理與室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域的突破，為環(huán)境治理提供了創(chuàng)新路徑。未來(lái)，該技術(shù)將深化“礦物活化-催化降解”協(xié)同機(jī)制研究，拓展至工業(yè)廢水重金屬吸附、VOCs治理等領(lǐng)域，結(jié)合智能材料設(shè)計(jì)與模塊化裝備集成，構(gòu)建覆蓋“空氣-水體-土壤”的全鏈條污染治理體系，為“雙碳”目標(biāo)下環(huán)境治理與資源循環(huán)提供系統(tǒng)性解決方案。