我国首创碳纳米场效应技术应用 居世界领先水平

上海国际水展是全球范围内超大规模的水处理展示平台,6月2日第十四届上海国际水展在上海虹桥国际会展中心隆重开幕。本次上海国际水展汇集景津、康泰、同臣、合续、杜邦、苏伊士、美国海德能、时代沃顿、怡口、开能、吉之美、碧丽等2400家中外参展商。6月3日,中国科学院大学教授陈扬和北京咖本水生态环境修复有限公司首席科学家刘南林受邀在水环境治理产业发展论坛分别作了《碳纳米材料在水环境领域的应用》及《水体矿化还原技术原理》演讲报告,首次公布我国首创的碳纳米场效应矿化还原技术,引起了在场国内外专家和中外媒体的广泛关注。

早在1997年,我国“863计划”项目大面积类金刚石薄膜功能材料课题组的科学家就实现了金刚石碳材料的常温制备,掌握了各种结构纳米碳材料的制备方法及其千变万化的应用特性。2003年,该科研课题组协作配套研制的航天员头盔面罩及金属部件表面处理,成功应用在我国神舟五号首次载人航天工程。2020年,原“863计划”科研课题组成员研制的纳米镀膜材料,经国家权威部门检测对新冠病毒具有完全阻抑效果。科研团队在一次研究中偶然发现:置于烧杯内水中的纳米结构的碳材料有气泡产生,测试表明气体成分是氢气和氧气,由此研发出利用纳米碳结构体通入微电流产生H自由基及OH自由基,点燃链式反应直接将水、空气、土壤中的各种污染物及有害微生物分解还原为无害矿物,主动实现环境修复技术和设备,使我国成为唯一拥有大气、水、土壤协同共治“污染水体矿化还原治理技术”的国家。

该项技术设备经投放市场后,近年来先后完成50余个污染水体治理工程。其中,上海金铎禹辰水环境工程公司、河北美普兰地环保科技公司等用户反馈效果良好。该技术治理与传统的污染水体治理方法,如化学除藻、絮凝沉淀、投菌法、人工充氧曝气法、人工湿地等方法对比,该技术治理河道无需清淤,无需大型土建工程或过滤工程,无需添加药剂与菌种,无二次污染;可充分消除黑臭、藻华、淤泥,同时杀灭病毒、细菌、霉菌等有害微生物,可高效降解残留农药、人类药品、个人护理品等污染物。经治理后水体会迅速恢复活性,充满溶解氧,达到自然净水状态;治理全过程无毒、无污染,治理后的流域环境非常适合多细胞微生物、动植物和人类的健康生存,同时具有对下游的覆盖性和对上游的溯源性,适合全流域治理和水生态环境修复得目的。

国际最新科研成果进一步验证了碳纳米矿化还原环境治理技术的理论基础。5月25日,德国伊尔梅瑙技术大学研究小组发表于《物理评论快报》的一项新技术表明:利用纳米操纵工具包,它们在键上施加电压,可以削弱或加强原子力显微镜尖端的原子与石墨烯片中的原子之间的相互作用。研究小组发现负电压削弱了键,而正电压则加强了键。这项新技术利用了极性共价键的行为,这种结合在两个具有不同电子亲和力的原子之间形成,如水分子中的氢原子和氧原子。在这种分子中,粘合电子在两个原子之间分布不均,因此应用电场可以改变电子分布,从而影响共价键粘结强度。矿化还原技术就是利用碳纳米的场效应使水分子中的极性共价键断裂产生的氢自由基和氢氧自由基,引爆自由基链式反应,使空气、水及土壤中的污染物及有害病毒、细菌、霉菌和藻类降解还原,达到水生态环境修复的目的。

截至目前,咖本材料集团围绕纳米碳同素异形体复合物核心技术产业化分别设有咖本水生态、咖本光学、咖本工业技术、咖本新能源等实体公司,涉及纳米碳材料在生态修复、光学、能源、卫生防护、电子信息等关键领域的应用。咖本材料集团拥有镍基石墨烯场效应水体矿化装置、场效应空间净化装置、场效应大气矿化装置、碳同素异形体复合物场效应高能粒子发生装置、碳同素异形体复合物人造极光发生装置、场效应测试地球外源磁场分布特征的方法与装置等国内外授权的数十项纳米场效应自主知识产权。经中国环境科学学会环保科技成果鉴定表明:“碳纳米矿化还原环境治理技术及配套设备,基于碳纳米复合材料在微电流作用下,同时具有氧化性和还原性的特点,可将水中的有机化合物充分分解,对藻类、黑臭水体及底泥治理效果明显,弥补了目前常规水处理方法中存在的一些不足,达到国际先进水平”。

碳纳米场效应水体矿化还原环境治理技术将改变人们对水环境治理和水生态修复技术的传统认知,市场应用前景广阔。北京咖本水生态环境修复有限公司目前已与国家环境保护工程技术中心、中国科学院大学教授陈扬团队建立了密切合作关系,进一步加大科研力量,致力于纳米碳矿化还原技术的理论研究和深度应用开发,决心为环保领域的中国技术和中国制造走向世界,为生态环境改善做出更大的贡献。

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