冯舒琪，女，讲师，现任郑州商学院智能建造学院专任教师，主讲《工程项目管理》《工程经济学》《建设法规》《工程招投标与合同管理》等课程。任教以来，主持及参与科研项目20余项，其中厅级及以上项目10余项；发表论文8篇，其中SCI期刊论文2篇，中文核心1篇，教改论文2篇。指导学生参加2024“现代中欧杯”全国大学生智慧城市开发与运营大赛荣获二等奖、第十一届国际高校BIM毕业设计创新大赛荣获三等奖、2025年全国数字建筑创新应用大赛荣获二等奖。先后荣获建筑工程学院青年教师教学技能大赛三等奖、本科毕业论文“优秀指导教师”等荣誉称号。
提到矿山废水，很多人可能只觉得是“脏水”，但实际上它是藏着两大“隐形杀手”的“毒水”——丁基黄原酸盐（BX）和六价铬[Cr(Ⅵ)]。作为采矿行业常用的浮选药剂，BX自带恶臭还有毒，一旦渗入水源，不仅会让水质发臭变质，长期接触还会损伤人和动物的肝肾功能、破坏造血系统；而Cr(Ⅵ)更是出了名的致癌重金属，哪怕含量极低，也会对生态环境造成长久危害，要是流入江河湖泊，后果不堪设想。更让人头疼的是，中国每年采矿废水排放量高达2亿吨，如何给这些“毒水”有效“排毒”，一直是环保领域的难题。不过现在，智能建造学院冯舒琪教师所在团队找到了破局办法——用大家吃完随手丢的橙皮，做出了能同时搞定两大污染物的“治污神器”——铁镍改性生物炭（FeNi-BC）。今天咱们就来解码这个“神器”，看看它是怎么让橙皮变废为宝，把矿山废水变清的。文章具体链接为：https://arabjchem.org/removal-of-butyl-xanthate-and-cr-using-feni-biochar/。
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首先得搞清楚，一块普通的橙皮，怎么就摇身一变成了“治污高手”？这背后藏着一套精准的“改造流程”，就像给橙皮做了一场“量身定制的升级手术”。科研人员先按比例准备原料：12克橙皮、18克氯化锌、6克硝酸铁和4克硝酸镍，把这些材料一起放进150毫升蒸馏水里搅拌均匀。这一步就像给橙皮“调配营养剂”，氯化锌负责给后续的“孔隙改造”打基础，硝酸铁和硝酸镍则是给橙皮注入“金属能量”。接着，把混合好的材料放进80℃的电烤箱里烘干12小时，让水分彻底蒸发，材料变得干燥紧实，这就像把“半成品”定型，方便后续的高温加工。最后一步是关键的“锻造环节”：取10克干燥后的样品放进电阻炉，在氮气保护下，用900℃的高温加热60分钟，而且氮气的流速要控制在每分钟150毫升。等电阻炉冷却后，里面剩下的残渣就是咱们的主角—FeNi-BC了。整个过程看似简单，每一步都有讲究：80℃烘干是为了让改性剂和橙皮充分结合，900℃高温能让硝酸铁和硝酸镍分解成FeNi合金，还能让氯化锌帮助橙皮形成更丰富的多孔结构，这些改造让原本普通的橙皮生物炭，一下子拥有了超强的治污能力。研究发现pH值、吸附时间、初始浓度、杂质离子等会对吸附率造成一定的影响。研究团队还进行了吸附动力学研究和吸附等温线研究。
接下来重点来了，FeNi-BC到底是怎么“收拾”BX和Cr(Ⅵ)这两大“毒王”的？答案是“双管齐下”——既有“物理吸附”的“抓力”，又有“化学降解”的“战斗力”，就像一个既能“捆住敌人”又能“消灭敌人”的全能战士。具体降解机理如图2所示。
图2 FeNi-BC/PDS降解体系中BX的自由基猝灭及BX和Cr(VI)降解机理
先看“物理吸附”。FeNi-BC最大的特点就是拥有丰富的多孔结构和表面官能团，具体如图3所示。这种结构就像一块布满小口袋的海绵，而且这些“小口袋”还带着特殊的“粘性”。当废水流过FeNi-BC时，BX和Cr(Ⅵ)就会被这些“小口袋”牢牢抓住，而且不是简单地“沾上去”，而是通过分子间的库仑力和范德华力牢牢吸附。实验数据显示，1克FeNi-BC最多能吸附366.21毫克BX和29.56毫克Cr(Ⅵ)，这个吸附量远超普通的生物炭，相当于一小块FeNi-BC就能“吃掉”大量的污染物。
图2 FeNi-BC/PDS降解体系中BX的自由基猝灭及BX和Cr(VI)降解机理
光“抓住”还不够，FeNi-BC还能主动“消灭”污染物，这就要靠它的“化学降解”能力了。它的秘密武器是“活化过硫酸盐（PDS）”。PDS本身是一种氧化剂，但“战斗力”不算强，而FeNi-BC就像一个“催化剂”，能激活PDS产生两种超强的“清洁因子”——硫酸根自由基和单线态氧。这两种“清洁因子”的战斗力超强，碰到BX就会把它拆成无害的无机分子，比如二氧化碳、水之类的物质，降解率能达到100%，相当于把BX彻底“消化”成了无害的东西。而对于Cr(Ⅵ)，FeNi-BC里的FeNi合金则会发挥作用：合金中的铁会在Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)之间不断转换，镍会在Ni(Ⅲ)和Ni(Ⅱ)之间循环，这个过程中会不断释放电子，把有毒的Cr(Ⅵ)还原成无毒的Cr(Ⅲ)。Cr(Ⅲ)不仅没毒，还容易被吸附固定，不会再跑到水里造成污染，所以Cr(Ⅵ)的去除率能达到97%，几乎能把废水里的Cr(Ⅵ)全处理干净。
土木工程领域经常会涉及矿山工程、道路工程、水利工程等，这些工程在建设和运营过程中，很容易产生类似的工业废水，比如矿山开采后的废水、道路施工中用到的化学药剂废水、水利工程周边可能存在的重金属污染废水等。传统的废水处理方法要么成本高，比如用大量化学药剂，不仅要花钱还可能产生新的污染；要么效率低，比如普通的过滤、吸附方法，处理效果达不到排放标准。而FeNi-BC的出现，正好给土木工程领域的废水处理提供了新方案。
在道路工程中，如果施工区域附近有含重金属或有机污染物的废水，用FeNi-BC处理后，能避免废水污染土壤，保证路基施工质量，减少后续因土壤污染导致的路基损坏问题。FeNi-BC的低成本、易回收特点，能降低工程的环保成本，提高项目的经济效益。FeNi-BC的“以废治废”思路也和现在土木工程领域提倡的“绿色建造”“可持续发展”理念不谋而合。现在的工程建设越来越注重环保，不仅要保证工程质量，还要减少对环境的影响，FeNi-BC这种既能处理污染，又能利用废弃物的技术，正好契合了这一趋势。
总的来说，FeNi-BC就是这样一个“接地气”的治污神器：用不起眼的橙皮做原料，靠简单的工艺制备，却能凭借“吸附+降解”的双重能力，轻松搞定废水中的两大污染物，为实际工程中的环保问题提供解决方案。这也告诉我们，环保技术不一定都很“高大上”，有时候从身边的废弃物入手，就能找到解决难题的好办法。