助力大规模废水净化处理中国团队研究提出“变废为宝”新方法

2025-08-31 22:07:40 968次浏览

　　

　　中新网北京1月21日电 (记者孙自法)在现代社会人口集中的城市里，人们工作生活产生的大规模废水如何净化处理问题，一直以来备受关注。

　　施普林格·自然旗下专业学术期刊《自然—催化》最新发表一篇论文称，中国团队研究发现一种能够利用城市废水中的尿液用以提取一种有用物质的机制，或能用于作物施肥和其他目的。在此基础上，该研究提出一种有扩展潜力的“变废为宝”的全新方法，可用于大规模废水处理。该方法标志着原位电催化产固体过氧化物的首次突破，实现成本效益高且经济环境价值较好。

新型尿素提取方法与传统方法对比示意图。时新建供图

　　论文第一作者兼共同通讯作者、河南大学纳米科学与材料工程学院教授时新建介绍说，尿液含有化学物质尿素，尿素富含氮，而氮是肥料的重要成分。由于在农业中的潜在用途，尿液在某些场景下被誉为“液体黄金”，但通常情况下仍被视为废弃物。储存大量尿液以及开发能将尿素变成有用化合物的机制，一直是废水处理工程面临的一个挑战。现有技术由于能耗高、分离效果差且环境成本高，难以实现经济性与环保性的平衡。

　　在本项研究中，研究团队利用电化学反应去除废水中的尿素，有效保留尿素分子完整性的同时以近100%的比例将尿素转换成纯的过碳酰胺(尿素中一种有用的固体衍生物)，而且不需要使用复杂的纯化步骤。收集到的过碳酰胺或有不同用途，包括环境水处理、消毒和促进作物生长。

　　这种反应用廉价的碳材料作为催化剂，加上空气中的氧气，能在低于传统反应的温度和压强下产生过碳酰胺。该系统被发现同时适用于人类和哺乳动物的尿液，比其他方法更廉价，而且能产生更纯、更有价值的最终产物。

　　经济分析表明，每日生产一吨过碳酰胺只需要100平方米的土地，以及来自6382户家庭或是3800头奶牛的尿液，这说明该方法的可行性很高，该模式在南至广州，北至内蒙古的广大区域内均有落地潜力。

过碳酰胺获取过程及广泛应用价值的艺术示意图。时新建供图

　　时新建表示，他们这项研究结果为今后研究该“变废为宝”工艺的效率和可扩展性奠定了基础，后续通过进一步升级，或能实现更可持续的城市废水管理实践，以及对新获得物质的创新使用。

　　据了解，中国团队这一重要研究成果论文被《自然—催化》选为封面文章，并在《自然》系列专栏以《从“液体黄金”尿液中提取肥料》为题进行热点报道。(完)

【编辑:付子豪】

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