颜枫 清华大学环境学院2013级直博生基于上述两个目标,我首次提出了一种技术(粉煤灰合成有序介孔硅铝材料及残渣吸附CO2系列技术):首先从粉煤灰中回收SiO2,再回收Al2O3,最后把残渣原位用于循环吸附CO2;从而在燃煤电厂内部,实现了粉煤灰的高值资源化处理处置及CO2减排。
说得通俗一点,我就是一个搞“渣”的,虽然我并不“渣”,同时我也是治理雾霾的。
欧盟政策变,博士方向改
2012年9月推研面试时,我曾向老师们许下诺言,“中国环境领域需要一批为科研而执着奋斗下去的人,而我愿意成为其中的一员”。
最初我的课题并不是搞“渣”的,而是研究太阳能产业废物资源化技术。通俗讲,在太阳能电池板生产过程中,会产生一种污染物,叫做四氯化硅;而每生产1 吨多晶硅太阳能电池板,就会产生18吨的四氯化硅废物。
四氯化硅极易挥发,1分子的四氯化硅水解后会生成4分子的氯化氢气体,形成盐酸酸雾,因此四氯化硅对生态环境和人体健康构成了严重的威胁。那时候,我为了做实验不可避免地会吸入少量四氯化硅,当其在口腔内和唾液反应后,就会形成盐酸酸雾。因此我常常笑称自己是吸着盐酸做科研,而且一次能吸4份!
但,君子一言,驷马难追。凭着一腔热血,我终于完成了将四氯化硅废物资源化技术研究,将其变成了高价值的纳米SiO2材料,并建立了示范工程实现连续生产。
正当我得意洋洋之时,遥远的西方传来一声晴天霹雳——欧盟对华征收反倾销税!
于是,为了降低生产成本,我国众厂家对多晶硅生产线进行了工艺改进,SiCl4可回用到生产线中、实现产业内循环利用,因此SiCl4不再是废物!
我的研究成了“废物”。
但见粉煤灰,方知责任重
内心崩溃的我该怎么办?
奔跑!那两个月,每天在操场奔跑!
看见苦闷的我,导师积极帮我寻找方向,蒋老师提议:试试粉煤灰资源化相关的技术研究?师兄却调侃道:“颜枫啊,粉煤灰资源化是个好方向啊,好好干!我估计发个《中国粉煤灰》(EI) 没啥问题。”
啥?《中国粉煤灰》?说好的SCI呢?一想到未来就要面对一堆“渣”,自己可能也会变成“渣”,我的内心其实是抵触的。
但是,当去到粉煤灰堆场的那一刻,我被震撼到了。第一次见到漫天飞舞的粉煤灰,我突然感受到了肩上的责任和重担,于是我决定接下这个方向,并迅速地投入到了粉煤灰资源化技术的研究中。
在和导师探讨后,我们决定将粉煤灰原位用于燃煤电厂的CO2捕集,同时实现燃煤电厂的粉煤灰资源化和CO2减排。传统CO2吸附技术一般采用CaO材料循环吸附,但是CaO材料在高温循环过程中不稳定,会迅速失活。因此,我们的思路是先用粉煤灰制备稳定的沸石(硅铝酸盐矿石)基体材料,再将活性CaO负载在上面,从而提高CaO的稳定性,同时实现材料对CO2的吸附活性。
但是,当我用了6个月时间,实现了粉煤灰制备沸石并负载CaO时,出事了!我们发现,沸石基体虽然稳定,但是沸石基体和活性CaO会发生反应,导致 CaO 失活,因此制备的材料完全不能吸附CO2。
难道前面6个月都白干了?
心有不甘!
在和导师的探讨中,我们突然想到,稳定的粉煤灰没有错,错的是我们使用的方式。于是为了避免CaO失活、同时提高CaO稳定性,我们将粉煤灰添加量从50%降低到10%,粉煤灰的作用也从基体结构变为了稳定剂。我们的实验终于成功了,首次在领域内权威期刊上报道了粉煤灰对于CaO基CO2吸附剂的稳定化作用及其机理,实现了粉煤灰的资源化利用及高性能的CaO基CO2吸附剂制备。
四氯化硅极易挥发,1分子的四氯化硅水解后会生成4分子的氯化氢气体,形成盐酸酸雾。
若为发论文,何必来读博
可就在这个时候,我与导师的思路发生了激烈的冲突。导师希望我能围绕粉煤灰资源化技术继续开展研究,毕竟10%的添加量并没有真正解决粉煤灰资源化的问题。而我自己则希望围绕CO2捕集技术继续开展工作,毕竟这在当时意味着高水平、高产出的SCI论文。所以那时候我真的很郁闷,甚至很崩溃。
在激烈的冲突面前,我能怎么办?我只能继续奔跑,那两个月我绕着校园跑跑停停,思考着未来与人生。
在那段日子里,导师的一句话点醒了我:“只为发表论文的研究是脱离实际的,也绝对不是我们应有的追求。”回想2012年的9月,我当初的理想就是希望通过我的研究解决环境问题,既然有这么严重的污染物需要探索其资源化技术,就应该脚踏实地开展研究。
思想涅槃后,我决定重新上路。埋头苦干三年后,我终于研发了粉煤灰回收硅铝元素、制备有序介孔纳米硅铝材料和残值循环吸附CO2等系列技术,从而在燃煤电厂内部,实现了粉煤灰的高值资源化和CO2的原位减排利用。
责任编辑:钟鑫