阳光，是地球万物赖以生存的要素，是人类生存的保证。长久以来，我们对阳光的利用和研发，也为社会发展做出了很多贡献，如太阳能发电厂，太阳能热水器，医学领域的光疗法……
在天津职业大学，有这样一个主要由“00后”组成的团队，这几年，他们在“对付”工业生产废水中的新污染物时，经过不断的创新和实验验证，发明了一种“太阳光催化剂”。在这种催化剂的作用下，工业废水中那些难降解的新污染物，降解率能够达到90%，且不会出现二次污染。
如今，这个年轻的团队已经申请了9项相关技术发明专利，其中4项专利已经获得授权。今年10月底，他们的项目与来自全国2000多所本科、高职院校的40余万个项目同场竞技，获得了第十八届“挑战杯”全国二等奖，而这项成绩，也是天津市高职院校在“挑战杯”这个重量级国赛的“科技发明类”领域，取得的又一新突破。
给“新污染物”找克星
一场跨越5年的“传帮带”
“我们团队有个好听的名字，是学生们自己起的，叫‘阳光绿能’。”说起学生们的成绩，项目指导教师张发荣满脸自豪，现在的“阳光绿能”团队中，七八个主要成员，最大的21岁，最小的刚上大一，只有19岁，“我们的研究始于2018年年底，到现在5年了。其实研究初期还有几位‘98后’，但整个研究过程，还是‘00后’居多。”
“阳光绿能”团队研究的项目叫《太阳光催化剂——处理新污染物废水的新星》，之所以会研究这个课题，张发荣把时间拉回到了2017年。那时的她刚从工作了九年的企业辞职，进入天津职业大学，成为了一名老师。
张发荣（右一）带领团队参加第十八届“挑战杯”，他们的项目荣获全国二等奖
进入学校后，凭借着南开大学博士学历和多年的企业研发经验，张发荣加入了一些课题研究，其中一个课题是药厂废水新污染物处理。
新污染物风险防控和污染治理是“十四五”生态环保重点，所谓新污染物，是具有生物毒性、环境持久性、生物累积性的有毒有害化学物质,存在严重的生态环境风险。通常的处理方式主要有两种。一种是向废水添加化学试剂，让污染物沉淀，但这个过程中，可能会出现二次污染；另一种是采用过滤膜进行物理过滤，但能够过滤掉的污染物是很有限的。
张发荣说，“我们当时还在做一个太阳能电池板自清洁膜的课题，那个自清洁膜中添加了一种叫二氧化钛的试剂，我们同组的李建生老师就提出，是不是能用二氧化钛试试，于是我开始带队研究。”
工业废水对环境的污染，44岁的张发荣从小就有所体会。张发荣老家在山东，小时候在她家旁边有一条小河，水很清澈，每次父亲接她放学回家，她都会吵着去河里捡贝壳、抓鱼，但后来小河上游建了一家造纸厂，没过多久，小河的水变成了褐色，还散发着难闻的气味，“虽然现在这样的情况有所好转，但随着有毒有害化学物质的使用，新污染物也在不断地被发现。”
纳米二氧化钛
“阳光绿能”团队研发的光催化剂，主要的成分是纳米二氧化钛，纳米二氧化钛在紫外线的作用下，能够产生一种具有强氧化性的自由基。张发荣比喻说，这种自由基就像一把锋利的刀，可以把有毒有害物质切碎，最终打散成二氧化碳和水，从而使工业废水中难降解的新污染物被彻底的氧化分解，而且纳米二氧化钛无毒、无害、成本低廉。
张发荣说，“现在，一些企业为了排放达标，用燃烧法处理，每吨污水的处理费用高达近2000元，而用我们的光催化剂，每吨处理费用也就几十块钱。”
为了完善效率和回收问题
他们进行了上百次实验
“在研究的过程中，我们也发现，纳米二氧化钛也存在缺点，它只能吸收紫外光，而紫外光只占太阳光谱的约5%，太阳光利用率低，并且纳米二氧化钛在水中回收比较困难。这些问题都会阻碍它的工业化应用。”21岁的团队成员孟浩天说，“为了解决这些问题，他们进行了上百次实验。”
团队成员们在进行实验数据分析与研究
2021年，孟浩天从山西考入了天津职业大学化工安全技术与管理专业。在很多大学同学眼中，他勤奋好学，遇到不懂的问题，总会追着老师刨根问底。他的这个钻劲儿，任课老师们也都看在眼里，在化学老师的推荐下，大一下学期，他成为了“阳光绿能”团队一员。
同是山西老乡的武东蕾，与孟浩天是同班同学，她不仅长得漂亮，而且学习非常好，每次考试都是班级前三名，还获得过校奖学金、国家级奖学金，大二上学期，在孟浩天的推荐下，武东蕾也加入了“阳光绿能”团队。
研究最忙时，团队里的所有成员，每天除了上课、吃饭、睡觉，其他时间都会在实验室里，进行配比试剂、实验观察、记录实验数据等工作，“虽然有时也会累，但当某一个实验环节有所突破后，那种成就感会让我们特别快乐。”武东蕾笑着说。
孟浩天（后）和武东蕾（前）在进行实验
可是突破却并不容易。
在解决纳米二氧化钛的光谱响应范围时，团队研究决定加入石墨烯材料，“纳米二氧化钛在吸光后会产生电子，如果不快速转化为自由基，电子就会‘跑’掉，石墨烯有强导电性，我们希望用石墨烯快速传输电子，转化自由基。”孟浩天说，理论是成立的，但实验过程很不顺利，他们连做了两个多月实验，尝试了各种配比，却始终不成功。后来他们才发现，石墨烯不溶于水，想要成功，要换成具有亲水性的氧化石墨烯材料，“有了氧化石墨烯及氧化铋等材料的加入，我们制备的光催化剂材料光谱响应范围，从只有紫外线，扩展到了紫外线和可见光。”
效率问题解决了，回收问题怎么办？在经过了各种材料的尝试后，他们最终选择粉煤灰制作成的漂珠作为载体，将光催化剂材料涂抹在漂珠上，投入工业废水后，待光催化剂材料充分降解新污染物后，再从废水中捞出漂珠，捞出的漂珠还可以进行再利用，又大大节约了成本。
4项发明专利已获授权
正在向工业领域逐步推广
2021年年底至今，“阳光绿能”团队已经陆续申请了9项发明专利，其中，“一种废水处理高活性可见光催化剂及其制备方法”“一种固体磷酸催化合成对羟基苯甘氨酸的方法”“一种左旋对羟基苯甘氨酸的清洁生产方法”“一种阿莫西林生产中间体的合成方法”等4项发明专利已获得授权。
“阳光绿能”团队获得的核心发明专利之一
在孟浩天拍摄的一段实验中的延时视频里，一杯呈粉色的工业废水，在加入了他们的光催化剂材料后，经过三个小时的太阳光照后，溶液颜色由深变浅了，污水色度由500降到了50以下，水体有机污染的重要指标COD由500降到了50以下。
“我们研究的这种光催化剂，在扩大光谱响应范围后，光照1天，可以降解废水中90%有机污染物，且不会造成二次污染。”张发荣说，实验室是小试，想要验证研究成果，进行技术推广，还要在企业进行中试。
今年4月，他们在一家化工染料工厂进行了中试，检测结果显示，采用光催化剂处理后的污水色度、COD、总氮、总磷等6项指标数值，均有大幅度下降，符合环保局规定的排放标准，未出现对水环境造成影响的异常情况。
团队在企业进行中试，并洽谈合作
如今，“阳光绿能”团队已与30多家工业企业进行洽谈，并与7家企业签订了合作协议，“在工业废水中获得推广应用后，我们会向农业废水、石油开发废水、制药废水等领域延伸。”张发荣说。
今年年底，正在读大三的孟浩天、武东蕾将奔赴各自的实习企业，他们也决定一边实习一边备战专升本考试，而新一批的“00后”也将接过研究“太阳光催化剂”的接力棒，向更多领域的水污染处理迈进。（津云新闻记者 鲍燕）
