宋潔
近年來,我國地下水源污染日益加重,地下水的質量受到一定程度的損害:此外,大量土地被占用,使得在增加企業(yè)成本的同時,也嚴重制約著企業(yè)的生存狀況,甚至危及當地經濟的發(fā)展。背后的原因之一與磷石膏有很大關系,其主要成分為caSOHO,含量一般在70%~90%之間。目前,在磷石膏存放問題上如果選擇堆放處理,就意味著會存有諸多弊端。因為除了主要成分caSOHO外,磷石膏還含有氟化物、游離磷酸等雜質以及砷、銅、錳、鉛、鎘、汞等放射性元素,因此極易對環(huán)境造成污染。
對此,我國眾多專家學者都對磷石膏綜合利用的問題給予了很多關注,其中就有昆明理工大學環(huán)境科學與工程學院教授馬麗萍。近年來,她在固體廢物處置及資源化利用方面取得多項突破,作為昆明理工大學固體廢物處置及資源化創(chuàng)新團隊及磷煤化工固廢資源化利用重點實驗室首席教授、云南省再生資源產業(yè)協會專家委員,她獨挑大梁,在精細化工、化學工程以及環(huán)境工程等多個領域里突破自我,主持并參加了原國家“863”項目、國家自然科學基金、云南省自然科學基金等20多個科研、技術攻關、技術服務項目。透過馬麗萍的科研歷程,除了能夠看到她與團隊取得的榮譽與獎勵,更能看到固體廢物處置及資源化利用未來的無限可能。
立足化工走向環(huán)境科學
1992年,馬麗萍在四川大學(原成都科技大學)化學工程系有機分離工程專業(yè)完成了碩士學業(yè)后,被分配到云南省化工研究院精細化工研究所工作,期間她一直從事化學工程以及精細化工等相關科研工作。憑借優(yōu)異的表現,工作期間她曾歷任精細化工研究所所長、化工研究院學術委員會委員等職務。工作之余,馬麗萍總想找機會繼續(xù)深造,完善自我。于是,自1999年起,她開始在四川大學化學工程系進行博士研究,2002年獲得博士學位后,她被分配至昆明理工大學環(huán)境工程學院從事教學科研工作。隨后又于2006年、2016年分別在美國密西根大學化學工程系和英國諾丁漢大學做訪問學者。這樣“學研兩不誤”的經歷使馬麗萍能夠一邊在學習中不斷充實自己,又能一邊在工作中對所學的理論基礎進行驗證,并由此積累了豐富的化學工程經驗。
結束了國外的研究工作,重新回到昆明理工大學,馬麗萍決定結合當地地域特色與地方需求,針對我國西南地區(qū)尤其是云南省的煤磷化工產業(yè)展開研究,她將研究重點放在環(huán)境工程污染治理、固體廢物資源化利用、反應過程分析以及重金屬去除吸附催化劑等多方面,并做出了多項突破性成果。
此前馬麗萍長期與化學工程打交道,這兩個看似完全不同的研究方向,但在馬麗萍看來,二者卻有著異曲同工之妙?!把芯凯h(huán)境學科的出發(fā)點與立足依據,實際上是離不開化學化工的,這是研究環(huán)境學科的基礎。”
有了化學工程奠基,馬麗萍在環(huán)境科學上的研究進展很順利,目前已經承擔了20多個科研項目。其中,在環(huán)境污染治理與固廢資源化利用上,磷石膏是馬麗萍的研究重點。2007年馬麗萍針對磷石膏,主持了“循環(huán)流化床高硫煤還原磷石膏制取高濃度SO聯產水泥熟料研究”這一項目?!肮腆w廢物本身特性分散,成分又復雜,對其資源化利用的處理上有很大困難。”可即便如此,馬麗萍還是迎難而上,主要對以小型循環(huán)流化床(CFB)中存在的高硫煤分解磷石膏制硫酸聯產水泥最佳反應工藝、熱能循環(huán)利用等關鍵技術問題進行了研究。
經過探索高硫煤分解磷石膏反應影響的因素,針對反應熱力學、動力學進行研究并建立相關模型,以及在小型循環(huán)流化床(10千克/時)上對高硫煤分解磷石膏反應過程最佳反應工藝、熱能循環(huán)利用等關鍵技術進行研究后,馬麗萍團隊取得了放大設計的關鍵影響因素及技術參數。該項目已申請國家發(fā)明專利10余項,已授權5項:申請國家實用新型專利3項,授權3項。與此同時,項目研究還產生了良好的連帶效應,由此形成了固體廢物資源化技術研發(fā)團隊,并被授予昆明理工大學“固體廢物處理與處置創(chuàng)新團隊”稱號。
聚焦磷石膏邁向科學新征途
取得初步勝利后,馬麗萍及團隊信心大增。2011年,他們決定繼續(xù)以磷石膏為中心,開展國家自然科學基金項目“磷石膏低溫催化分解及過程物相遷移研究”的研究。據悉,全球新增磷石膏排放量一年大約可以達2.8億噸,其中中國占據很大比重,約為5000萬噸/年。如果任由磷石膏大量堆放,不僅會占用土地資源,浪費極大的人力、物力和財力,而且會對環(huán)境造成污染。馬麗萍與團隊決定接下來以磷石膏的大規(guī)模資源化綜合利用為研究突破口。
為此,針對磷石膏分解溫度高、能耗大等問題,馬麗萍與團隊首先確定了Fe-Ni復合催化體系,進而,他們對其催化還原反應機理進行深入研究,并構建對應的反應模型。此外,馬麗萍帶領團隊從反應熱力學、動力學兩方面著手,再結合FactSage 6.1、Born-Haber熱力學循環(huán)、XRD、XRF、XPS等分析表征手段對磷石膏分解出的產物進行了分析,構建了Fe、Ni催化反應體系,并基于Fe氧化物FeO、Fe0、Fe0、FeS等,得到了磷石膏低溫催化的5步分解機理,從而最終得出在磷石膏低溫催化分解過程中Ca、S的遷移轉化路徑,并進而提出了相應的縮芯反應模型。
作為項目的負責人,馬麗萍用多年的實際行動,為團隊成員做出了最好的表率。她也將這份堅持與勤懇帶到了學生心中,她明白,身為一名人民教師,就必須時時做到教書育人、言傳身教、為人師表,更要時刻以自己的人格、行為去感染學生。馬麗萍是這樣想也是這樣去做的,多年來她一直注意提高自身的素養(yǎng),在努力工作的同時,也為學生傳遞正確的學術觀念。
平時,她對學生最常說的一句話就是“老老實實做事,踏踏實實做人”。在她看來,科研是一份苦差事,如果一心只想著“名”和“利”,這些是無法從科研中獲取的。只有對科研感興趣,對環(huán)境科學抱有熱愛,才能在科研這條路上一直走下去。與此同時.除了踏實肯干.科研中自然少不了鼓勵的成分。她表示.培養(yǎng)學生不能一味打壓,一定要把學生對科研的積極性調動起來,才能讓學生真正在科研中獲得研究樂趣。
人們常說,五十而知天命。如今,馬麗萍也迎來了人生的這個階段,她未來的科研目標也逐漸變得更加清晰明了。今后,她仍會與團隊繼續(xù)打牢科研基礎,力圖將研究出的技術與產品實現工程化運用,一直保持“在路上”的研究心態(tài),實現那份悠悠赤子報國心。