学术新秀颜枫:见到漫天飞舞的粉煤灰时,我感受到了肩上的责任和重担

编者按

颜枫,清华大学环境学院13级直博生,研究工作主要立足燃煤电厂内部,解决两类污染问题。针对固体废物粉煤灰,研究其资源化处理处置技术;针对燃煤烟气排放的CO2,SO2和氮氧化物,研究温室气体CO2减排技术。他研发出粉煤灰回收硅铝元素、制备有序介孔纳米硅铝材料,残值循环吸附CO2等系列技术,实现了粉煤灰的高值资源化和CO2的原位减排利用。生活不止事业,爱情与事业双丰收的颜枫与其妻子许诺「祖国碧水蓝天之日,就是你我功成名就之时」,坚持初心,勇敢面对挫折,为梦想执着奋斗。

颜枫「学术新秀」分享现场视频

各位老师同学,大家晚上好!

我的工作就是立足燃煤电厂内部,解决两类污染问题。第一,是针对固体废物粉煤灰,研究其资源化处理处置技术;第二,是针对燃煤烟气排放的CO2,SO2和氮氧化物,研究温室气体CO2减排技术。

基于上述两个目标,我首次提出了粉煤灰合成有序介孔硅铝材料及残渣吸附CO2系列技术。

首先从粉煤灰中回收SiO2,再回收Al2O3,最后把残渣原位用于循环CO2吸附。从而在燃煤电厂内部,实现了粉煤灰的高值资源化处理处置,及燃煤电厂CO2减排的目标。

下面和大家分享一下我博士期间的曲折与故事。

颜枫经历

我的故事始于2012年9月。

我在推研面试的时候,和老师们说道:「中国环境领域需要一批为科研而执着奋斗下去的人,而我愿意成为其中的一员」。从此,我的科研生涯就开始了。

最初,我的课题并不是搞「渣」的,那时候我其实是研究太阳能产业相关技术的。

这幅图是从硅灰石生产太阳能电池板的技术路线,大家可能看不太明白,没有关系,因为我到现在也看不太明白。但是,我们需要注意的是,在这个过程中,会产生一种污染物,叫做四氯化硅,并且每生产1 t多晶硅,就会产生18 t的四氯化硅。

那么这个四氯化硅有多厉害呢?在座的各位有没有喝过盐酸的啊?我估计是没有,但是我吸过!而且一次吸四份!

什么意思呢?四氯化硅极容易挥发,一分子的四氯化硅在口腔内和唾液反应,能产生四分子的盐酸,因此我一次吸4份盐酸。所以,四氯化硅会对生态环境和人体健康造成严重的威胁。

颜枫最初的课题

不过那时候刚刚许下诺言啊,硬着头皮也得干啊!凭着一腔热血,我终于完成了「SiCl4气相水解合成纳米SiO2技术研究」,并建立了示范工程实现连续生产。

我们成功的将四氯化硅废物变成了高价值的纳米SiO2材料,正当我得意洋洋之时,遥远的西方传来一声晴天霹雳。

欧盟对华实施了反倾销税,这一经济措施对我有什么影响呢?

为了降低生产成本,我国多晶硅生产线进行了工艺改进,SiCl4可回用到生产线中,因此SiCl4不再是废物!

这对于光伏产业绝对是一个振奋人心的好消息,但对于我,我当时真是给欧盟大爷你跪了。

那当时内心崩溃的我能怎么办?我只能选择奔跑。那2个月,我每天在操场奔跑,努力让自己心情平复。

经历初次挫折

这时候,导师也积极帮我寻找未来科研方向,蒋老师和我提议,试试粉煤灰资源化相关的技术研究?

我的大牛师兄2年前也站在这个舞台上分享过他的故事,可是我在和他交流的时候,他调侃道:颜枫啊,粉煤灰资源化是个好方向啊,好好干!我估计发个《中国粉煤灰》(EI) 没啥问题的。

啥?《中国粉煤灰》是什么?说好的SCI论 呢!

一想到我的未来就要面对一堆「渣」,自己可能也会变成「渣」,我当时的内心对粉煤灰其实是拒绝的。

重新上路

但是,当我去到粉煤灰堆场的那一刻,我被震撼到了。

我第一次见到漫天飞舞的粉煤灰时,突然感受到了自己肩上的责任和重担,于是我决定接下这个方向。

接着,我迅速投入到了粉煤灰资源化技术的研究,并确立了将其用于CO2捕集的应用思路。

传统上啊,吸附CO2一般采用CaO材料循环吸附,但是CaO材料在高温循环过程中不稳定,会迅速失活。

那当时,我的师兄就提出了「沸石钙基CO2循环吸附材料」的研究思路,因此我们希望先用粉煤灰制备稳定的沸石材料,再将活性CaO负载在上面,从而提高CaO的稳定性、同时还能实现CO2的吸附活性。

但是,当我用了6个月时间,实现了粉煤灰制备沸石,并负载CaO时,出事了!我们发现,沸石基体虽然稳定,但是沸石基体 + 活性CaO会发生反应,导致 CaO 失活,因此制备的材料完全不吸附CO2。

难道我前面6个月都白干了?我的心好痛!

事情当然不会就此结束,否则我今天也不能站在这里和大家分享我的故事。

惊喜降临

在和导师的探讨中,我们突然想到,稳定的粉煤灰没有错,错的是我们使用的方式。

于是为了避免CaO失活、同时提高CaO稳定性,我们将粉煤灰添加量从50%降低到10%;粉煤灰的作用也从基体结构变为了稳定剂。

实验终于成功了,2篇高水平SCI很快发表。

这时候,我站在了十字路口,我与导师的科研思路发生了激烈的冲突。导师希望我能围绕粉煤灰资源化继续开展研究,毕竟10%的添加量并没有真正解决粉煤灰资源化的问题。

但是,我希望围绕CO2捕集继续开展工作,毕竟这意味着SCI论 ,意味着奖学金,意味着我能早一点走上这个舞台。所以那时候我真的很不开心,甚至很崩溃。

在激烈的冲突面前,我能怎么办?我只能继续奔跑,那两个月我绕着校园跑跑停停,思考着未来与人生。

再次上路

就在跑步的过程中,导师的一句话让我下定了决心。他说,「只为发表高水平论 的研究是脱离实际的,也绝对不是我们应有的追求」。回想2012年的9月,我当初的理想就是希望通过我的研究解决环境问题,既然有这么严重的污染物需要探索其资源化技术,就应该暂时放下个人荣誉,踏实开展研究。我的导师终于露出了欣慰的笑容。

于是,我重新上路,埋头苦干三年,终于研发了粉煤灰回收硅铝元素、制备有序介孔纳米硅铝材料,残值循环吸附CO2等系列技术,从而在燃煤电厂内部,实现了粉煤灰的高值资源化和CO2的原位减排利用。

最后,我想说,在这6年间,我虽然遭受挫折,但是理想和爱情让我一次次鼓足勇气,翻越山丘。

在追求事业的路上,不妨留意身边的缘分,寻找一个拥有共同理想的人,一起奔向未来,是非常重要的;否则,有一天你事业成功时,才发现可能已经无人等候。

生活不止事业

我和她相识于2011年的5月15日,学院团代会后的娱乐活动,让我们有机会聊起彼此的理想,一个幻想保护地球的她和一个爱科研的我,因为「环境」这个词,而迅速走到了一起。

2周后的「六一儿童节」前夕,我们在一起了。

6年后,她已经去到了环保企业,而我走在了科研的路上,因此我们决定相守走过一生。

在去年的婚礼答谢宴上,我们共同许下誓言,祖国碧水蓝天之日,就是你我功成名就之时。

故事未完待续

习总书记说绿水青山就是金山银山,并且鼓励我们撸起袖子加油干,一张蓝图绘到底。

我认为,有理想、有坚持,属于我们的碧水蓝天终会到来!未来,我将继续为环境科研事业执着奋斗终身!

懂得感恩

最后,感谢学校9年的培养,感谢导师的悉心指导,感谢团队的力量,感谢所有在身边为我们默默付出的人们!

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