在耶鲁大学做访问学者,感受知识的广阔和自身的不足

  2017年3月25日到2018年4月5日,我在美国耶鲁大学进行短期交流访问学习联合培养一年,师从化工与环境学院美国工程院院士、中国外籍工程院院士Menachem Elimelech教授,主要研究目标为反渗透膜在工业废水方面处理的抗污染性能提升。在耶鲁大学做访问学者一年的时间里,我为自己指定了以下科研目标并取得了还不错的科研成果,感受到了耶鲁大学世界名校的文化,在这儿慷慨的分享给那些准备去美国访学的科研工作者们。

  科研目标

  污水排放是造成水环境污染的主要原因。

  因此,发展高效的污水处理与回用技术,是解决水污染、缓解水资源匮乏现状的有效途径。

  其中,以反渗透(RO)等高压膜为代表的膜分离技术以其高效的分离特性,被日益广泛地应用于污水处理与回用领域,并在近年来取得了飞速发展。

  然而在膜法处理废水的过程中,不可避免地会发生膜污染现象。膜污染的发生是制约高压膜技术推广应用的重要瓶颈,不仅会降低膜通量,还会影响运行稳定性;同时,频繁的化学清洗会缩短膜寿命,也增加了清洗成本和膜组件更换成本。

  因此,膜污染是高压膜技术在废水处理实际应用中亟需解决的关键问题。关于RO膜有机污染的研究目前主要集中在以腐殖酸为代表的天然有机物和以海藻酸盐和多糖为代表的出水有机物上。

  有机污染通常出现在膜过滤系统的前端,不仅会造成膜系统性能的下降,并且附着在膜表面的有机物还会为微生物提供营养,增加微生物滋生的可能性。微生物又会进一步分泌胞外产物,进而加剧有机污染,形成恶性循环。

  研究成果

  耶鲁大学Menachem Elimelech教授及其课题组进行了关于RO膜有机及无机耦合膜污染方面的研究。 其结果表明,为控制膜污染,可在预处理过程中加入阻垢剂以去除部分无机离子,并在膜清洗过程中使用酸性药剂以去除无机组分。此外,阻垢剂还可以与无机离子及有机物形成稳定的络合体系,成为更大的易被去除的颗粒,进而减缓膜污染。

  在耶鲁大学联合培养期间,我主要进行了两方面的研究。一是关于无机污染物二氧化硅和有机污染物多糖类物质的机理研究。通过不同的表征方式,探究这二者间的污染机理。二是关于RO膜的抗污染能力提升的膜表面修饰。通过对膜表面功能的修饰,提升膜的抗污染性能,进而实现整个系统抗污染能力的提升。通过这一年的研究,我确认了无机与有机污染物之间的络合作用,并明确了其间的络合机理。 同时,提出了提升膜抗污染修改的方法,并对膜性质进行了检测,并做了相关抗污染试验。在联合培养期间,我还完成了出国前实验内容的论文撰写和投稿,分别考察了实际污水中典型的无机阳离子、无机阴离子、无机中性粒子与有机物共存时对膜污染的影响。返校后,我将完成在联合培养期间实验内容的论文撰写,与国外导师保持联系、建立长期的合作关系。

  耶鲁文化

  在国外学习生活一年,我对美国的文化,特别是耶鲁大学的文化有了更深的了解。美国是一个崇尚自由与民主的国家,人们都具有非常强的自我主张,行为举止充分张扬个性。

  在耶鲁,亦是如此。作为一所历史超过三百年的名校,耶鲁对学生的人文关怀让我十分欣赏。美国的高校学生宿舍与我们不同,各学院均配备有独立的宿舍。宿舍楼内部均配置有餐厅、健身房、琴房、图书馆等一系列相关设施,可以满足学生各种需要。 耶鲁的校园面积不及清华三分之一,但是在文化设施方面却毫不逊色。学生可以享受到各类的资源,体会到各式的文化。 耶鲁有一幢五层楼高的体育楼,五楼的体育馆和三楼的游泳馆都让人大开眼界。

  耶鲁对外也有很多开放的资源。他们会为需要的人士提供免费的法律援助,面向整个城市提供英语课程的学习机会。对于校内人员,更是有数不清的福利:学生可以免费观看体育比赛、聆听大师级别的演奏会等等。

  最让我印象深刻的是实验室的同学们。与国内最为常见的直博生不同,耶鲁的不少同学都是在工作一段时间后,明确了自己立志做科研的目标,进而才选择了攻读博士学位。因此,他们的年龄普遍偏高。 在我的实验室中,不仅有很多三十多岁的同学,还有四十多岁刚刚读博士一年级的同学。他们通过几年的工作,对科研有了更为深刻的认识,也产生了浓厚的兴趣。因此在攻读博士学位期间,他们是投身于自己热爱的事业,也就更加充满了热情。

  在美国的一年,由刚刚抵达的不适应、语言的不够流利,到后来的慢慢适应、沟通起来也基本没有障碍,我在语言能力方面得到了一定的提升,这也是我的重要收获之一。 有幸获得赴美国短期交流访学学习的这样一个机会、感谢学校能够提供平台,让我在博士期间有机会到国外著名学府进行深度学习与交流,我受益匪浅。在耶鲁大学的一年求学经历,将成为我人生旅途的宝贵财富。在这一年间,通过对不同文化的了解、对比,观念上受到了不小的冲击,我对自己的人生有了更为具体的规划,对自己的目标有了更为深刻的认识, 让我感觉到了知识的广阔与自己的不足,让我更加坚定了信念,要不停地拓宽自己的视野、充实自己的人生、丰富自己的灵魂。
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