构筑环境污染的纳米屏障

　　从南京到合肥，从中国到美国。47岁的陈天虎教授曾经转战过不少学习和研究地点，在他正步入佳境的科研人生中，他的科学研究也在不断地交流与碰撞中得到凝练和升华。

　　在多学科交叉中创新

　　陈天虎教授1984年南京大学地球科学系本科毕业。1987年合肥工业大学硕士研究生毕业，2003年获博士学位。他曾在2001年和2004年两次分赴美国新墨西哥大学和美国威斯康辛大学开展纳米矿物学以及纳米地球化学国际合作研究。

　　丰富的求学和工作经历使陈天虎教授在多个领域中积累了丰富的经验和学识，也为他在科研工作中的多学科融合交叉奠定了基础。他所从事的纳米矿物学与环境矿物材料研究，是从纳米尺度研究矿物岩石材料以及矿物学理论应用于环境污染控制的新技术、新理论。“说实在的，这些名词可能听起来很费劲，但这些研究却与我们每个人都息息相关，”“刚刚在哥本哈根召开的全球气候大会，讨论的不正是一个有关地球环境的问题吗？” 陈天虎教授说，从纳米尺度揭示矿物界面化学过程和本质，进而从纳米尺度认识各种地球化学过程和机理、认识纳米颗粒效应及纳米孔隙化学对地球化学过程、行为的影响，研究矿物界面作用与环境自净化，对我们更好地认识地球，保护地球环境有着重要的意义。

　　在国家863课题和5项国家自然科学基金课题的支持下，陈天虎教授和他的青年科技创新团队8年来持续开展纳米矿物与矿物环境材料研究，取得了一系列创新性成果，其中“凹凸棒石—金属（氧化物）纳米复合材料及其应用技术”等获得发明专利授权13项，并大多已经进行了技术转让，成为企业发展的核心技术。而这些应用技术成果具有技术含量和产品附加值高，潜在市场大，应用范围广，将会极大地推动凹凸棒石粘土优势资源深加工和应用技术升级换代，带动地方经济发展，年创造经济价值上亿元。

　　陈天虎教授的这些成果，更是把纳米矿物学、纳米矿物材料应用技术研究推向一个新的阶段，并对国内纳米矿物学和纳米地球化学研究具有很大的推动作用，对未来地球科学产生新的生长点具有重大的意义。

　　为变废为宝扫清障碍

　　秸秆、稻壳、树枝，这些材料农村里随处可见。在倡导低碳经济的今天，以高新技术开发和利用生物质能源，已成为代替石油、煤炭等矿物质能源，解决能源与环境问题的重要途径之一。通过将秸秆、稻壳等生物质加热热解，可以生产出供民用和工业使用的燃气。但热解气中存在焦油会在管路系统凝结，堵塞管道，影响气化—发电系统的正常运转，还会污染环境，在很大程度上限制了这一技术的推广使用。

　　针对这一难题，陈天虎教授展开了科研攻关。经过3年多的反复试验，陈天虎发现，一些天然纳米矿物经过适当的加工后在高温下具有很好的催化裂解焦油的作用，经过系统的实验研究得到最佳的配方和催化裂解焦油反应条件。由此，发明了一种在生物质气化炉内催化裂解焦油的方法，具体措施是把加工后的纳米矿物催化剂和秸秆、稻壳等生物质按一定的重量份比投加到生物质气化炉内，在对生物质进行热解气化的同时，脱焦油催化剂在高温下会催化裂解焦油，将焦油清除干净。这种方法简便易行，从而大幅降低气化炉产气中焦油的含量，提高了产率。投加的矿物催化剂在进行催化裂解焦油后，一部分直接进入生物质热解灰渣中，随灰渣排出，对环境无污染；一部分随生物质热解气一起进入气体分离、净化系统，被旋风分离器、洗涤器、袋式收尘器等分离出来。生物质热解气化和焦油催化裂解同时、同地进行，不需要另外专门的催化反应装置和催化剂再生、回用装置，简化了系统操作流程，降低了催化剂的成本，也克服了脱焦油催化剂结焦失活的障碍。

　　“解决这一难题，为生物质能源的普及推广扫清了障碍。生物质热解技术效率高、设备简单、成本低的特点可以完全发挥出来，非常适合于我国广大农村地区未来快速推广”，陈天虎教授为他的成果能够带来的社会价值由衷感到自豪。

　　让老百姓喝上安全的饮用水

　　氟是机体生命活动必需的微量元素。但是，如果摄氟量过高，会影响人体的物质代谢，甚至造成氟中毒。截至2003年底，全国有氟斑牙患者3877万人，4194万饮水型地方性氟中毒病区人口需要除氟改水。除了氟以外，全国许多地区的饮用水中还存在着致癌致病元素——砷和铬超标现象。长期饮用高砷水和高铬水，会引起花皮病或皮肤角质化等皮肤病，黑脚病，神经病，血管损伤以及增加心脏病发病率。《全国农村饮水安全工程“十一五”规划》指出，“十一五”期间全国要解决1.6亿农村人口的饮水安全问题，力争用10年时间解决全国农村饮水安全问题。

　　长期以来，国内外很多学者都对饮用水中氟、砷、铬的去除做了大量的研究工作，但都存在处理费用整体偏高、制备工艺复杂的问题，在实际应用上受到限制，尤其是经济欠发达地区很难广泛应用。

　　亿万百姓的饮水安全时刻牵动着陈天虎教授的心。为了让那些备受饮水安全困扰的人们早一天喝上安全的饮用水，就成了陈天虎教授不竭的科研动力。经过无数次的实验，陈天虎教授发明了以凹凸棒石粘土为原料制备的纳米复合除氟吸附剂、以硫化物矿物为原料的除砷酸盐和铬酸盐吸附剂。这些基于硫化物矿物、凹凸棒石粘土的吸附剂用来作为地下水除砷、铬吸附剂滤料，具有原料来源广泛、成本低廉、处理效果好、吸附容量大的特点，两种类型的吸附剂配合，能同时去除地下水中过量的铬、砷和氟。

　　“这些方法安全可靠，设备简单，可以很方便地在各地自来水厂中进行普及。”陈天虎告诉记者，廉价、高效的纳米矿物材料还可以解决很多环境保护中的难题，能够为企业创造数以十亿的产值。陈天虎教授和他的团队并没有在一次次成功面前止步，而是更觉身上责任重大：“我们要把研究工作做得更扎实，不仅要服务地方经济，更要为国家节能减排、环境保护作出我们的贡献。”