安徽新闻1月27日电 (吴雨涵 王霞)皖北地区,有些作为煤炭开采伴生的固废——煤矸石山静默矗立,这些“石头”不仅侵占大量土地,扬起的扬尘、渗透的淋溶水更直接污染水土,威胁着居民健康。
环境难题亟待破解,一群来自安徽师范大学化学与材料科学学院的青年,用专业与执着开启了一场“点石成筛”的绿色攻坚。依托该校碳中和工程研究中心,他们组建“绿筛新元”团队,历时数年深耕,成功将煤矸石转化为30余种分子筛材料,让昔日的“固废包袱”变身“资源宝库”。
把“废石”变“原料”的大胆构想
“淮北是华东重要能源基地,煤矸石山是刻在我记忆里的环境痛点。”项目负责人、化学专业学生吴凡的话语里,满是对家乡的牵挂。这些堆积如山的“废石”,在他眼中不仅是环境负担,更是被浪费的资源。
“分子筛被誉为‘工业维生素’,在化工、环保领域用途极广,但传统生产依赖优质化工原料,成本居高不下。”化工专业的杨昊翔从专业课中看到了转机。团队进一步分析发现,煤矸石中80%左右的成分是二氧化硅和氧化铝——这正是构建分子筛骨架的核心元素。
一个大胆的构想在青年们心中萌生:能否用煤矸石这种大宗固废,定向合成高附加值分子筛?“这相当于把亟待处理的‘包袱’,变成了可循环的‘资源库’。”团队成员吕璐的解读,道出了这场创新的核心逻辑。
方向既定,攻坚启程。如何从成分复杂的煤矸石中高效提取硅铝源?怎样设计绿色低成本的合成路径?在指导教师梁俊的带领下,实验室成了团队的“主战场”。无数个深夜,实验室的灯光始终明亮,成员们下课就扎进来,为一个技术参数争论不休,为一组实验数据反复核算。
“绿色魔术”让固废焕发高附加值活力
在“绿筛新元”团队的实验室里,一场神奇的“结构变身”每天都在发生:黑灰色的煤矸石块,经过球磨、预处理、活化、晶化、成型等一系列步骤,最终蜕变为性能各异的白色分子筛产品。
“我们针对性开发了耦合活化与绿色晶化技术,既最大化提取有用成分,又能减少二次污染。”吴凡介绍,这项核心技术让煤矸石综合利用率提升至80%以上,分子筛生产成本降低约20%,更实现了分子筛骨架原子全来自煤矸石。
团队还攻克了3D打印光固化原料配比与后处理技术,实现了分子筛的多结构成型,大幅提升其成型稳定性。目前,他们已成功合成MFI、CHA、SZR型等多种分子筛材料,在模拟测试中表现亮眼:用于汽车尾气处理的蜂窝煤状CHA分子筛,氮氧化物转化率和氮气选择性均高于国六标准;负载金属的MFI分子筛,能将废弃塑料100%转化为航空煤油,双环烷烃选择性达87%。多项相关技术已申请中国发明专利,真正实现了“以废治废”的循环理念。
“我们不仅想‘消化’固废,更要让它反哺环境治理。”杨昊翔眼中的绿色愿景,正在一步步变为现实。
产业应用让青春技术接“地气”
“实验室里的成功,只是第一步。”团队深知,技术的价值终究要在产业中体现。为了验证技术潜力,成员们利用寒暑假在老师带领下,走进多家化工企业,开展交流考察。
与应用企业深入探讨后,明确了分子筛在VOCs治理、废水深度处理等场景的适配需求。“企业的肯定给了我们信心,他们提出的产品一致性、稳定性等要求,更是我们优化技术的方向。”团队成员沈欣萍说。
目前,“绿筛新元”团队已成功推动多项产学研合作落地,与多家企业签署了正式的技术开发协议,共同攻克定制化成型难题。
凭借扎实的技术创新与广阔的应用前景,“绿筛新元”项目已荣获安徽省大学生创新大赛金奖。“奖项只是沿途的标记,更珍贵的是学生们用专业知识解决现实难题的过程。”指导教师梁俊的话,道出了项目的育人初心。
从淮北的煤矸石山到实验室的反应釜,再到产业一线的生产车间,这群青年学子用科技创新架起了固废资源化的桥梁。未来,“绿筛新元”团队将继续推动与企业的中试验证和合作开发,全力打通从“实验室样品”到“生产线产品”的最后一公里。(完)
责任编辑:朱孔阳