英国曼彻斯特大学科学与工程学院刘旭庆教授和天津工业大学刘雍教授合作，以木棉树为灵感研发出一款绿色净水材料，其具备超 80% 的分解效率、以及优良的耐久性。

1、只需照射 2 小时，光降解性能即可提至 90% 以上

当给该材料掺杂还原氧化石墨烯、并让其改性之后，在 21.85 W/dm2的光功率下，只需照射 2 小时，光降解性能即可提至 90% 以上。

木棉开花后会形成木棉絮，棉絮中的纤维具备独特的中空结构，中空率能达到 86% 以上，并具备柔软、光滑、质轻、不易缠结、不霉不蛀等特性，是理想的吸收材料。

但是，木棉纤维的抱合力差，长度上也够不着可纺长度，因此无法成为单独的纺织材料，此前一般多作为填充材料使用，严格意义来讲它算是一种废料和空气污染物。

而把它制成绿色净水材料，堪称“以废治废”“以污治污”。审稿人也认为该成果非常有趣，即使用传统观念上的植物废料来治理废水，利用木棉絮纤维表面的化学修饰构建出一个纤维表面的微平台，从而在纤维表面制备半导体颗粒。

水溶液中的污染去除系统需要新的发展。越来越多的人正通过吸附过程和化学混凝技术，来减少污染和控制水污染。然而，传统吸附技术只能将有机污染物从水转移到固体基质上，这会导致二次污染，且需要进一步处理。

在这些金属氧化物中，氧化锌是一种无毒且相对经济有效的 n 型半导体，其宽带隙为 3.37eV，高结合能高达 60MeV。更重要的是，它是一种可调谐材料，对紫外光敏感，还可通过掺杂金属、或其他材料来提高其光催化性能。

此前人们在光分解水中的污染物时，都是直接把材料以粉体的形式撒在需要处理的水体中。但是，他想把光催化剂负载到纤维上。普通的纤维一般是实心的，中空纤维将更有效提高催化剂和污水接触面积。后来，他发现木棉纤维具有中空结构。

2、为应用而生：解决纺织废水难题

本次成果一开始就是为应用而做，即解决纺织废水的问题。对他来说，要想实现应用，只需对该成果做放大化处理，并解决未来可能存在的问题即可。例如，让纤维表面处理过程的设备实现互相匹配，就能更快走向应用。

具体来说，该技术成本低所使用的原料，包括氧化锌、姜黄素、木棉纤维等很便宜，木棉纤维甚至是一种污染物，对其进行利用可谓变废为宝。同时，材料制备路线并不复杂，制备条件也不苛刻，水溶液中即可完成制备，比较符合工业化生产的需求。

其所在的英国当地非常鼓励校企合作。目前，刘旭庆和外部企业正进行的一个合作是关于纺织面料数据库的工作，该成果旨在提升设计师的设计便捷度。最近，他正和欧洲一家著名时尚品牌在合作研发新型抗菌面料。

其也参与过一些政府和政府之间的合作。例如，在新冠疫情伊始，他就做过关于抗埃博拉病毒口罩的研究，这是英国政府支援肯尼亚政府的一些工作。一旦进行抗菌或者抗病毒的研究，时间周期会比较长，因此抗菌产品的形态仍在探讨中。

3、盘点一下各种污水处理技术

活性污泥技术：活性污泥技术是一种生物法，将空气注入废水中，使好氧性微生物繁殖培养，形成具有较强吸附能力的活性污泥，生物法已经逐渐成为污水处理技术的主流方法。

A/O工艺法：又称厌氧好氧工艺法。它能去除废水中的有机污染物、氮和磷。对于高浓度有机废水和难降解废水，在好氧段之前设置水解酸化段，可显著提高废水的可生化性。

A2/O法：生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合。该工艺的BOD5和SS处理效率可达90%~95%，总氮为70%以上，磷90%左右，适用于需要除氮除磷的大中型城市污水处理厂。但A2/O工艺的建设和运行成本均高于普通活性污泥工艺，对运行和管理要求较高。根据我国当前国情分析，当处理后的污水排入封闭水体或缓流水体，导致水体富营养化进而影响供水水源时，才考虑采用该工艺。

化粪池技术：生活污水的收集和预处理，不仅能够收集污水，还可以通过微生物新陈代谢作用去除部分有机物。

人工快渗：在快速渗滤系统运行中，污水周期地向渗滤田灌水和休灌，在土壤层形成的厌氧、好氧交替运行状态，有利于氮、磷的去除。COD和氨氮的平均去除率分别为79.65%和94.47%，出水达到GB18918—2002一级A排放标准。

生态塘：由氧化塘发展而来的污水生态化处理技术，主要用于污水的二级深度处理。它是利用天然或人工池塘的污水自净化能力，以太阳能为初始能量驱动，借助菌藻共生强化系统去除有机物，以水生植物和水产品、水禽的形式作为资源回收，净化后的污水也可作为再生水循环利用，实现污水资源化，是生态处理的发展方向。

稳定塘：稳定塘技术是实现干旱区污水资源化利用的有效方法。与传统的二级生物处理技术相比，高效藻类塘具有许多独特的特性，对于土地资源相对丰富但技术水平相对落后的农村地区来说，是一种具有推广价值的污水处理技术。

无动力地埋式生活污水处理装置：生活污水进入厌氧消化池，污水中的悬浮物沉降成污泥，污泥经过一定时期的自然发酵，有机物得到降解。

生活污水净化沼气池：新型生活污水厌氧净化池（或称城镇生活污水净化沼气池）是一种小型分散式污水处理装置。生活污水净化沼气池是在化粪池和沼气池的基础上开发的，解决了化粪池处理效果差、沉积污泥多、沼气池沼气回收率低的弊端。

地下土壤渗滤系统：在该系统中，污水通过一定结构的入渗沟分布到土壤表面，通过物理、化学、微生物降解和植物吸收利用等方式对污染物进行处理和净化。

生物膜技术：生物膜法是一种主要用于处理分散生活污水的人工处理技术，包括厌氧生物膜法和好氧生物膜法。厌氧或好氧微生物附着在载体表面，形成生物膜，吸附降解污水中的污染物，达到净化的目的。

曝气生物滤池：简称BAF，是集生物膜法和活性污泥法两者优点于一体的第三代生物滤池。BAF具有去除有机物、有害物质、脱氮、除磷的作用。占地面积小、基建投资少、能耗及运行成本低。

地埋A/O-人工湿地技术：是在常规生化处理基础上，添加人工湿地系统进行深度处理。人工湿地系统是人为的在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料（如砾石等）混合组成填料床，使污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，并在床体表面种植性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇，蒲草和美人蕉等)，形成一个“基质—微生物—植物”的复合生态系统，并利用这一复合生态系统特有的净化功能，进行高效的水质净化。

一体化MBR工艺：一种将活性污泥法和膜分离系统结合的高效污水处理工艺，利用膜组件进行的固液分离过程取代了传统的沉降过程，可有效去除固体悬浮颗粒和有机颗粒，制备无菌水。系统出水可直接用于生产或生活回用。污水经该系统处理后的出水，各项指标均可以达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》的规定标准。

4、污水处理工业发展前景分析

中国人均水资源仅为全球平均水平的四分之一，是一个人均水资源相对贫乏的。此外，我国水资源分布不均，呈现“东丰西亏，南多北少”的趋势。截至2018年底，中国水资源总量2796亿立方米，人均水资源量2004立方米/人，仅为平均水平的1/4。

中国90%以上的人口居住在黑腾冲线以东约35%的土地上。人口分布的不平衡加剧了区域间人均水资源的差异。目前，全国三分之二的城市处于缺水状态，140个城市处于严重缺水状态。根据公认的，我国12个省区的人均水资源低于严重缺水线，8个省区（天津、宁夏、北京、山东、、河北、河南、山西）的人均水资源不足500立方米，较其严重缺水地区。我国属季风气候，水资源时空分布不均，南北自然环境差异较大。华北地区人均水资源量不足500立方米。

目前，我国工业废水处理行业企业数量众多，但大多规模较小，前十大企业CR10所占份额不足10%。未来，随着行业的发展，行业集中度有望提高。