助力大規模廢水凈化處理 中國團隊研究提出“變廢為寶”新方法

中新網北京1月21日電 (記者 孫自法)在現代社會人口集中的城市里，人們工作生活產生的大規模廢水如何凈化處理問題，一直以來備受關注。

施普林格·自然旗下專業學術期刊《自然—催化》最新發表一篇論文稱，中國團隊研究發現一種能夠利用城市廢水中的尿液用以提取一種有用物質的機制，或能用于作物施肥和其他目的。在此基礎上，該研究提出一種有擴展潛力的“變廢為寶”的全新方法，可用于大規模廢水處理。該方法標志著原位電催化產固體過氧化物的首次突破，實現成本效益高且經濟環境價值較好。

新型尿素提取方法與傳統方法對比示意圖。時新建 供圖

論文第一作者兼共同通訊作者、河南大學納米科學與材料工程學院教授時新建介紹說，尿液含有化學物質尿素，尿素富含氮，而氮是肥料的重要成分。由于在農業中的潛在用途，尿液在某些場景下被譽為“液體黃金”，但通常情況下仍被視為廢棄物。儲存大量尿液以及開發能將尿素變成有用化合物的機制，一直是廢水處理工程面臨的一個挑戰。現有技術由于能耗高、分離效果差且環境成本高，難以實現經濟性與環保性的平衡。

在本項研究中，研究團隊利用電化學反應去除廢水中的尿素，有效保留尿素分子完整性的同時以近100%的比例將尿素轉換成純的過碳酰胺(尿素中一種有用的固體衍生物)，而且不需要使用復雜的純化步驟。收集到的過碳酰胺或有不同用途，包括環境水處理、消毒和促進作物生長。

這種反應用廉價的碳材料作為催化劑，加上空氣中的氧氣，能在低于傳統反應的溫度和壓強下產生過碳酰胺。該系統被發現同時適用于人類和哺乳動物的尿液，比其他方法更廉價，而且能產生更純、更有價值的最終產物。

經濟分析表明，每日生產一噸過碳酰胺只需要100平方米的土地，以及來自6382戶家庭或是3800頭奶牛的尿液，這說明該方法的可行性很高，該模式在南至廣州，北至內蒙古的廣大區域內均有落地潛力。

過碳酰胺獲取過程及廣泛應用價值的藝術示意圖。時新建 供圖

時新建表示，他們這項研究結果為今后研究該“變廢為寶”工藝的效率和可擴展性奠定了基礎，后續通過進一步升級，或能實現更可持續的城市廢水管理實踐，以及對新獲得物質的創新使用。

據了解，中國團隊這一重要研究成果論文被《自然—催化》選為封面文章，并在《自然》系列專欄以《從“液體黃金”尿液中提取肥料》為題進行熱點報道。(完)