国大领导的研究团队赋予碳烟灰新生命，利用突破性技术从废水中高效去除铅离子。研究成员包括设计与工程学院化学与生物分子工程系教授王啟华（中）、博士生王逸颖（左二）、环境研究所前研究员阿伦博士（Arun Kumar Prabhakar）（左一），以及碳回收方案提供商CBE Eco-Solutions首席执行长姚志熠博士（右一）和技术长巴布博士（Babu Cadiam Mohan，右二）。（吴先邦摄）
碳烟灰经化学加工后打磨成球，可从工业废水中吸附有毒的铅离子，效率可超过99％，有助于减少电池制造等领域对环境的污染。
铅离子是一种有毒的重金属离子，主要来源包括电池制造、冶金（metallurgy）、染料等工业，一旦流入环境就可能进入食物链并积累，影响动植物和生态的健康。
目前，去除工业废水中重金属离子的常用办法是吸附法。这种方式的操作简单、成本低且效率高，现有的吸附剂包括稻壳和水果垃圾。
新加坡国立大学领导的研究团队探讨利用碳烟灰（carbon soot ash）来吸附铅离子。这个办法不仅成本更低，更赋予碳烟灰新生命，除了可避免它污染环境，还可推进循环经济。
碳烟（carbon soot）是炼油厂气化沥青（bitumen）的副产品，向来被视为没有价值，燃烧成碳烟灰后便埋入垃圾填埋场。不过，碳烟灰含有钒（vanadium）和镍（nickel）等重金属，处理不当会加剧金属污染问题。
为缓解碳烟灰对垃圾填埋场造成的负担，研究团队先用化学物，把钒离子从碳烟灰抽离，再把碳烟灰打磨成2微米至50微米的颗粒，以扩大可吸附铅离子的面积。
研究团队跟着让加工后的碳烟灰附着在氧化石墨烯（graphene oxide）的表层，同时堆叠在氧化石墨烯片之间，使吸附铅离子的能力更强。
左起：碳烟、未加工的碳烟灰、完成化学浸出和球磨的碳烟灰、碳烟灰吸附剂、五氧化二钒（vanadium pentoxide）。（吴先邦摄）
处理电池制造相关废水 除铅效率逾99％
碳烟灰附在氧化石墨烯后可以去除多少铅离子？研究团队在实验室环境中的测试显示，在处理与电池制造相关的废水时，这种吸附剂的除铅效率超过99％；处理与涂料生产相关的废水时，除铅效率则只有约62％。
碳回收方案提供商CBE Eco-Solutions首席技术长巴布博士（Babu Cadiam Mohan）是上述项目的研究员之一。他接受《联合早报》采访时说，由于与涂料生产相关的废水中有特定化学物，会影响碳烟灰的吸附功能，因此除铅效率比较低。不过，调整碳烟灰的加工过程便可提高吸附力。
他介绍说，吸附着铅离子的碳烟灰还可进一步加工，把分离出来的铅离子重新用于电池制造等。
实验显示，经加工的碳烟灰在放入废水并搅拌后，可有效吸附铅离子。（吴先邦摄）
加工后的碳烟灰可循环使用多次，目前来看，即使到了第七轮吸附，去除效率仍持稳。巴布说：“碳烟灰循环到一定程度，结构必然会瓦解，但进一步处理后可作为沙粒的替代品。”
完成搅拌后，废水中的铅离子彻底清除，通过过滤便可将吸附着铅离子的碳烟灰和净水分离。（吴先邦摄）
新技术可大幅降低加工碳成本
项目的首席研究员、国大设计与工程学院化学与生物分子工程系教授王啟华说，市场调查显示，1公吨加工碳的价格为1100美元至3000美元（约1451新元至3959新元），新技术可大大降低成本至150美元至200美元（约198新元至264新元）。
联合国环境规划署气候与清洁空气联盟估计，单是2019年，全球排放了约580万公吨的碳烟。碳烟是导致全球暖化的主因之一，仅次于二氧化碳。不过，它对全球暖化的潜在作用是二氧化碳的460倍至1500倍，潜在威胁更大。
王啟华说，炼油厂的碳排放会加剧气候变化，这个问题应获得正视；这个研究的初衷是为缓解全球暖化设法，同时给原来没什么价值的碳烟增值并善加利用，以减少环境污染。
国大研究团队将继续与CBE Eco-Solutions合作，计划明年推出设施原型，每天处理50公斤的碳烟灰，后年在裕廊岛建试点工厂，每天处理1000公斤碳烟灰。
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