黄凯
金属离子的生物质材料吸附
2018-12-27 11:57
阅读:2013

 生物吸附,跟化学沉淀、溶剂萃取、离子交换一样,是湿法冶金或者水溶液化学化工领域的一个分离手段(而已)。自其出现以来,就以“便宜、对环境友好、原材料不竭”等亮点吸引了很多人投入研究。但是至今,还是很少见到大规模产业化的成功案例。国内外过去这30年,发表了大量论文,从改性制备、性能测试、小型实用化案例、设备化设计思路等,涵盖面是相当全面的。可是,离产业化实用推广,还是让人暂时无解(加拿大的Volesky教授在这个方面做了很多先行的探索和总结报告可以参见,清华大学王建龙老师出的书《重金属生物吸附》中也对这个问题列述了较全面的说法)。虽然不时有人出来冒个泡,说又发明了一个新材料,大意是说又给人类的水净化或资源循环带来了新的希望,但是从本质上,——就其对科学问题本身的认识方面并没有实质性新进展,多是换了一个面目出现而已。毕竟,发论文还是学术界的一个生存标配。


生物质本身多是便宜的,但是其天然的功能团一般都较为单一,这大大限制了其吸附功能(体现在选择性和吸附容量上)。为了其作为吸附材料,必须还得兼有别的功能,比如机械强度、耐水溶等。那么为了实现最佳的效果,化学改性必不可少,当然也包括现在的各种复合材料制备手段。还有一个方向,就是把这个生物质材料制作成类似离子交换树脂那样有一定刚度的丸粒,用以填充柱连续吸附操作,但是这样一来,成本和性能上的优势,也许还不如直接用商业化的树脂呢!也有将其他材料,比如石墨烯、炭纳米管等时髦新材料与某种生物质材料复合在一起的,我感觉这也就是一个发论文的套路罢了。我也就只认为发发论文而已,别当真指望对实用化或本质问题的解决有什么贡献。便宜,一个很普通的分离小手段而已,被大家赋予了太多的“高、大、上”,我感觉,生物质材料吸附研究,越来越失去了它的本来面目,也就没有特色了,只是意味着被消遣消遣而已。没有“便宜”,我认为,生物吸附手段就没有什么本真特色了,也就没有什么希望。背离了这个最大的特点,我想,生物吸附就没有了价值。


至于对环境友好,也是相对的。这一点,对别的常规分离技术,也是一样的。没有什么值得讨论的。

至于取之不竭的物料来源,其实也是相对的。比如稻草、麦秸、棉花秆,富含的羟基多以氢键内锁住,要使其具有良好的吸附性能,得花力气加强改性反应,这个改性过程的绿色性、经济性如何?就有很多值得探讨的地方了,虽然这些原料本身很便宜,但是最终制出的吸附材料也许并不便宜,这就是将制作中的环境成本、经济成本一起算的时候,会遇到的问题。与其这样,不如选一些本身就富含功能团的生物质原料,稍加处理,即可拥有很好的吸附性能,这样的天然材料,并不是很多,至少不是一下子就容易找到的。 海藻,早期很多人都喜欢用来做吸附材料,原料似乎也不要钱。其实,要开船去捞回来,要改性处理,而且其本身的含水率很高,最后一大堆东西拉回来,生产出来,也许也就一点点产品而已,你说还便宜吗?

生物吸附材料反复用,其实要比拼这个特点,就不是离子交换树脂的对手了。虽然有些不一样的吸附功能,但是前有沉淀、萃取的堵截,后又离子交换树脂的追击,生物吸附要杀出重围,找到一条属于自己的生路,可真不是一件容易的事情。


但是我想,生物质吸附材料产业化推进的缓慢,所有引人迷惑的地方,或者所有问题归结到一点,——就是迷失了自己的特色。特色定位不准,再怎么努力都不能体现自身优势的。" 便宜", 是生物吸附技术最大的特色和优势所在,所有的研发出发点,应该围绕这个展开。


这是我的一点思考。作为对2018年这个方面工作的一个小结,也供同仁们共同思考。



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