潘丙才教授团队在水处理复合纳米材料的规模化生产方面取得新进展

将纳米颗粒负载至大颗粒多孔载体内可克服其易团聚失活、难操作、易流失、潜在安全风险等水处理工程应用瓶颈，是推进水处理纳米技术实际应用的有效途径。 团队前期工作中已成功制备出系列树脂基复合纳米材料，探索了材料的规模化制备技术，并实现了材料在电子电镀、制革、矿冶等行业废水深度处理中的工程应用，证实了复合纳米材料在深度水处理中的广阔应用前景。

为克服锆系、镧系复合纳米材料规模化制备过程中因扩散受限导致的有效负载量偏低、负载均匀度不足、负载能耗偏高等不足，团队在国家重点研发计划纳米专项、国家杰出青年基金等资助下，以变革固定相内前驱体扩散模式为突破口，开发了一种绿色、高效的复合纳米材料规模化制备工艺，并自行设计了复合纳米材料百公斤级生产装置（图1），验证了新生产工艺的有效性。该工艺可将纳米氧化锆、氧化镧的有效负载量稳定在11wt%（以金属Zr/La计）以上，规模化产品对目标污染物【以As(V)为例】的吸附容量提高4倍以上；且生产料液可稳定循环套用，批次生产产品性状稳定，生产成本显著下降。

图1 团队设计的复合纳米材料百公斤级生产装置

在此基础上，团队进一步实现了锆系、镧系复合纳米材料的吨级生产（图2），所得产品对砷、氟、磷等污染物的深度净化性能与实验室产品相比无明显差异。为进一步提高材料生产的自动化控制水平，团队结合复合纳米材料的生产特点，设计并制造了专用于复合纳米材料的吨级生产线（图3）。该生产线可实现复合纳米材料的批次连续生产，每日出料1-2次，每批次最大出料量约1.5吨，为水处理复合纳米材料的规模化应用与推广提供了关键保障。

图2  复合纳米材料吨级生产现场照片

图3 吨级生产线照片：(a)负载反应釜，(b)料液槽

上述研究工作的主要参与师生包括潘丙才教授、张炜铭教授、张孝林副教授、张延扬副研究员、吕路教授以及邓子牛、方卓尧、孔波、闫行等多位博士、硕士研究生。

（来源： 环境功能材料与水污染控制 ）