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吴明红:把核技术用于环保领域

废水处理 核技术
发布:2019-12-30 13:06:00     来源:东阳日报

吴明红的简历令人惊叹:30岁被聘为副教授、研究所所长,34岁被评为教授、博导,研究生部主任、校党办、校办主任。目前任上海大学党委常委、副校长。

在第二届世界东阳人大会召开前夕,记者联系了吴明红。尽管工作繁忙,但吴明红一直关注着家乡建设和发展:“当前,东阳发展正面临‘五个关键时期’,而工业一直是东阳经济发展的关键,东阳在持续推进绿色发展,坚决打好污染防治攻坚战方面取得了巨大的成就。在国家大力推进生态文明建设的新常态下,需要我们牢固起经济发展与环境保护的‘共生’观。希望东阳能进一步加大先进科技治污力度,加快环境监管平台标准化建设,为人民走出一条生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。”

追求科学人生

少年时,吴明红脑中充满了各种斑斓的梦想,其中最爱听科学家的故事,牛顿、爱因斯坦、爱迪生、居里夫人……他们不畏艰险的追求科学的精神让她感动不已,尤其敬佩居里夫人,想着长大了要当科学家。由于居里夫人是研究放射化学、核物理和核化学的,所以吴明红也对该专业领域产生了浓厚的兴趣。1985年,本应填报中国科学技术大学的她,却以全县前十名的高分,阴差阳错到了学科刚刚建立的上海科技大学(现上海大学),为此,她曾一度想要重新参加高考。

在师长、亲人的鼓励下,她重新找到了自己的定位,勤奋学习,成为全系成绩最好的学生,在大学三年级就参加一般要到研究生阶段才能参与的射线应用研究所的工作。1992年,她从上海科技大学硕士毕业,考入中国科学院上海原子核研究所攻读博士学位……在她的孜孜努力下,吴明红一路走来,一路风景,收获了很多令人艳羡的成果。

科学无国界,科学家有国籍

1998年,吴明红赴日本原子能研究所进行合作项目的研究。四年前她26岁时,吴明红曾作为日本早稻田大学的访问学者,到日本原子能研究所工作过。四年中两次到日本原子能研究所做访问学者,这是吴明红科研人生的重要转折点,开始进入辐照技术在环境保护中的应用这一前沿研究领域。

吴明红所在的课题组有5名成员,除了吴明红外都是日本学者,承担的课题是高分子敏感性水凝胶创面敷膜的研制。吴明红在国内从事过多年有关敏感性生物医用水凝胶的研究,于是她主动承担了课题中最艰苦也是最重要的敏感性水凝胶的合成实验及结果分析。这种合成实验一做就是几十个小时,其间还要不断观察反应状况,收集实验数据,有时一个实验下来,就是连续几个通宵。不到三个月的时间,她便摸索出了水凝胶敏感性的各种实验参数和条件,最后项目提前完成,并申请了日本国发明专利,辐射化学研究室主任吉井文男不由得对她竖起了大拇指,赞叹说:“你就是我们要找的人!”

吉井文男盛情邀请她继续留在原子力研究所,参与他们进一步的工作。可是吴明红心里着说不出的滋味,因为当她将研究成果整理成学术论文时,吉井文男却告诉她可以署名第一作者,但单位署名只能是日本原子能研究所,而不能出现上海大学。对此,吴明红喜忧参半。喜的是自己的工作成绩、科研能力得到骄傲的日本专家肯定;忧的是国家培养了自己,自己却不能为国家增光添彩。权衡再三,吴明红婉言谢绝了日方的邀请,毅然选择回国。她说:“科学没有国界,但是科学家却是有国籍的!我们这一代人,亲眼看着祖国是怎样艰难地挺起胸脯的;我们也看到了,在许多方面,世界上科技先进发达的国家把我们甩了很远一段距离。但我们的国家非常重视人才的培养,花费了大量心血建立起培养人才、引进人才机制。尽管在国内个人待遇无法与发达国家相比,但国家兴衰,我们责无旁贷、刻不容缓。”

胸怀强烈的报国之心,吴明红回国后一头扎进振兴中华的科研教学中。以后她又多次到日本原子能研究所访问,双方的交流、合作研究至今一直延续着。在平等的科研条件下,一起进行研究、探索,实现双赢。吴明红要的就是这样的合作模式。

把核技术用于环保领域

2012年6月11日,在人民大会堂开幕的中国科学院第16次院士大会、中国工程院第11次院士大会上,时任上海大学环境与化学工程学院执行院长的吴明红,以“核技术环保应用”研究成果,获得了第九届光华工程科技奖。

光华工程科技奖是中国工程科技领域的最高奖项,每两年颁发一次,用以表彰那些在工程科学领域做出过重要贡献和成就的科学家。吴明红是这一届光华工程科技奖的唯一女性获奖者。

长期以来,我国在环境有机污染物削减控制方面的关键技术与国际存在较大差距,核心材料方面的探索及应用较为单一,不能满足多介质中复杂有机污染物治理的需求。吴明红带领团队, 用十多年时间,弥补了这一空白。

作为环境化学工程领域的专家, 吴明红知道,制药、印染等工业排放高浓度有机废水高毒性、难以常规生化处理、处置难度大的问题一直令人深恶痛绝。为了解决高毒性难降解有机污染物治理的关键难题,她和团队采用辐射技术,成功实现了对高毒性难降解有机污染物的开环降解和有效治理,并取得了多项原创性成果。相关研究不仅获得10多项在污染物处理方面的专利,还建立了国内首个拥有自主知识产权的高浓度、难降解废水电子束辐照处理资源化产业示范线。如今,依托高能核技术在环境中的应用,吴明红和团队的研究成果已经分别在上海彭浦、南翔建立了两个产学研基地,年产值数千万元,取得了良好的社会效益和经济效益。

吴明红的这一创新研究,不仅完成了国家自然科学基金杰出青年基金项目,获得了中国工程院光华工程科技奖,也获得了中国同位素与辐射行业协会“核技术应用突出贡献奖”。而作为把核技术应用于环境领域的专家,吴明红也早在2008年就当选为俄罗斯工程院外籍院士,随后又当选了俄罗斯自然科学院外籍院士。

2017年10月9日,吴明红与团队再次“名声大噪”,这源于她与团队在石墨烯的研究上取得了重大突破。当日,国际著名科技杂志《自然》在线发表了题为“通过离子控制石墨烯氧化膜层间距实现离子筛”的研究论文。这一研究论文提出并实现了通过水合离子精确控制石墨烯膜的层间距,展示出优异的离子筛分和海水淡化性能。

这是吴明红团队在获得国家自然科学奖二等奖之后的又一次重大突破,她也成为这一领域的科学“引路人”。

石墨烯是一种由碳原子组成、六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料, 具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景, 被认为是一种未来革命性的材料。

多年前,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。然而,将石墨烯作为有机污染物催化降解以及选择吸附的新材料,却仍在很多方面存在问题,尤其是要突破石墨烯片层材料精确调控和石墨烯宏量制备的科学难题。

精确控制石墨烯膜的层间距,在环境、能源材料等领域具有重要意义,尤其在水处理、离子和分子分离以及电池、电容等应用领域中起到关键作用。吴明红说,层间调控石墨烯膜材料已成功应用于高盐有机废水的治理工程,可将废水中的有机物、金属离子等高效选择分离,最终蒸发结晶出可分离的钾盐、钠盐等纯净工业用盐。相关技术在高盐有机废水治理零排放项目中得到复制推广。同时,石墨烯基的催化材料也成功应用到船舶行业以及石化行业的VOCs有机污染物治理工程中,在江南造船厂等大型国企中得到了示范应用,产值已经达到了十多亿元。这项工作于2018年获得了上海市科技进步奖一等奖。

今年5月,因为在环境治理核心材料研发、挥发性有机污染物和工业高盐有机废水治理及资源化等领域取得突出成果,吴明红获评上海市十大科技精英。

工作着才是最美丽的

居里夫人的“科学人格”,无时无刻不在影响着吴明红,让她不知疲倦地在科学研究中实现新的突破,并将研究成果转化成先进的实用技术。

“搞科研需要有一条道走到黑的毅力,只要路是对的,就不要怕路远。要在失败中获得新知。”在研究用辐射接枝法制备智能材料时,单单在热敏性单体这一物质上, 她就曾做了数百次实验,怀疑、沮丧,重新没日没夜寻找,几乎坚持到最后一个位点才发现关键所在。也正是因为有坚持不懈、求真务实的精神,为吴明红在国际上首次揭示和阐明难降解污染物的辐射降解机制奠定了坚实基础。

近年来,吴明红负责完成了国家自然科学基金杰出青年基金项目、重点项目、原国家863项目、国家“十五”科技攻关项目、国际合作项目以及上海市科委、市教委等众多科研项目。由她领衔的教育部长江学者和创新团队发展计划在资助期结束后,由于成果丰硕, 还获得了教育部优秀团队滚动支持。

作为杰出女教师,吴明红说:“我的课最多只备60%,从来都不充分。”余下的时间,吴明红总会不失时机地启发学生提出一些问题,并调动学生自己回答这些问题,然后再加以提炼、总结、升华,最后再反馈给学生,并经常鼓励学生:“不要把卓越看得那么伟大,卓越的机遇就在我们的身边,卓越的道路就在我们的脚下。”因此,她的学生学得很活,基础扎实,多位学生获得上海市大学生创造发明创新奖。

工作着才是最美丽的。吴明红认为,对于一个女人,只有融入社会,充分发挥自己的潜能,才能永葆青春;只有热爱家庭,充分展现女性的温柔,才能永葆美丽。

人物档案

吴明红,长江学者,国家杰出青年基金获得者,俄罗斯工程院、俄罗斯自然科学院外籍院士。2012年获第九届光华工程科技奖青年奖,2015年获上海市自然科学奖一等奖、2018年获上海市科技进步奖一等奖、2018年获国家自然科学奖二等奖;2019年获评上海市十大科技精英。获国家发明专利50多项,出版专著3部;在《自然》 等国际学术刊物上发表论文200多篇,论文SCI他引约11000次。曾获上海市优秀学科带头人、全国模范教师、全国巾帼建功立业标兵、新中国60年上海百位杰出女教师。

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