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流水清从滤材来 汤艳萍 一、 一枕清流听橹声，同舟共济扬帆起 我的家乡在江南水乡，这里水网密布，众城镇乡村几乎都是依水而建，构成了独特的地域风貌。然而城市的建设、工业和生活污水的排放相当严重地破坏了原本富水的水环境，太湖蓝藻事件便是最明鲜突出的体现；像周庄这样的水乡古镇，为了保持镇区的河水清澈居然是采用“保证周庄内河水水质不受已被污染外界水域的干扰”，甚至是往河道里洒漂白粉来清洁河水；在迅速发展的闵行地区，也是到处可见被堵死的河道流着泛绿的河水，每当看到严重污染的水体都会感到纠心的疼痛。 人们总是说二十年前的水清得直接喝也没问题，在上海读书，也离不开水，滔滔黄浦江水灵动着的是应该是上海的血液，苏州河从黑水变清的事实也坚定着从水污染到水保护的理当的历程，然而常常听外地来上海求学的同学说上海的水质很差。昨夜梦中梦见了粼粼流淌着的河水，因为成长在水边，自然而然地对水有了了解和感情。 去年，二年级本科时和现在组员中材料学院的同学一起参加过第一届镁铜合金创意比赛，用镁和铜两个概念可以有什么创意呢？当时我想了很多创意，其中想到受到广大农村地区个体企业酸洗铜离子水，想到一个运用镁铜置换的方法来处理铜离子污染的水，那年我们在上海交通大学材料科学与工程学院十周年院庆听严东生院士做汇报时，正好讲到了介孔材料处理重金属污染水的问题，当时并不懂，本来可能是科研领域很正常的巧合，却在我心中种下来去尝试置换的想法处理水，紧接而至的上海市创新项目给了我们去尝试的平台。 国家金属复合基重点实验室的 二、 众里寻她千百度，衣带渐宽终不悔 （一）周密计划，充分准备 要完成一个项目，必须制定周密的计划，详细的步骤，并预期计划实施过程中可能遇到的问题，制定相应的应对方案，才能做到游刃有余，进退自如。在项目进行的初始阶段，我们首先构想出整个装置的具体轮廓，对相应的资料进行收集整理，包括过滤材料的种类，使用原理，应用范围，水处理的方法，国家标准检测手段和步骤，现有水处理器的原理和优缺点。翔实的资料搜集为我们实验的顺利进行奠定了坚实的基础。 （二）化繁为简，归纳总结 在装置的加压问题上，我们曾经进入死胡同，一味的想着运用活塞加压很难加工实现的方法，而现有的加压方式只有吸管型和挤压型，不可靠，项目一度陷入困境。最后我们参照日常生活中的医生量血压用的器具，通过多次实验讨论和论证，找到了用气囊加压的简便易行的方法，终于有了山重水覆疑无路，柳暗花明又一村的豁然开朗。的确，在解决一个问题时，如果你感到束手无策，那么试着用最简单的思路去想，你会发现，原来问题没有你想象的那么复杂。化繁为简，绝对是处理棘手问题的不二法门。 （三）反复论证，精益求精 任何一样东西都不会无中生有，它必须经过无数次的否定，从严格的论证之中诞生。比如活性炭放置的位置的问题，我们不断的查阅相关资料，再三设计，绘制草图，论证其可行性。在不断的否定，论证，再否定，再论证的过程中，一个绝妙的方案才呼之欲出，之所以说它绝妙，是因为它经过无数否定之后具备了其它方案所没有的优点。下图是瑞士LIFESAVER的示意图，存在的问题有活性炭松紧程度难以控制，活性炭不易固定，进水速度慢、进水量有限、存水量小。我们决定设计
图1 滤水器附图 图2 手工绘制模型图 一个活性炭盒，上下可通水，上部盖子可打开，这样可以通过活性炭填充的多少，盖上盖子后便可实现不通的活性炭致密度。如图所示，这仍然是个示意性装置，滤芯在上面水如何从下面进入到上面？此时我们萌生了一个想法，为什么出水口不能在下面，活性炭盒置于上部，这就直接导致了可行方案的形成。如图4
图3 瑞士LIFESAVER 图4 可行方案图 （四）开拓创新，出奇制胜（乐扣杯的选择，气密性问题的解决） 创新是科技进步的源泉。突破传统，不落窠臼，是我们小组始终贯彻的思想。我们都在保证安全可靠的前提下，力求自主创新，有所突破。比如在装置的加工成形上，模具的加工昂贵而且困难，怎样就地取材达到预设计的目的呢？我们选择了圆形乐扣杯的组合。气密性保证原来打算通过塑料的热熔连接完成，这时我们碰到了不同塑料连接不牢固的问题，于是想到大杯套小杯，都通过机加工的方式完成。再比如出水问题的解决上，水流从下往上和水流从上往下是一个思维的突破。 （五）团队精神，分工合作 我们小组五个成员，来自不同的学院，在项目实施过程中，我们分工明确，谁负责材料的购买，谁负责资料的整理，谁负责水质的检测，毫不含糊。我们又团结协作，多级过滤思想的提出，加压方式的解决，用乐扣杯子组装的灵感，都是在一次次的思维碰撞中完成的，这就是头脑风暴的效应。在一次次的交流当中我们也从别人身上获得了一种全新的思维方式，这对拓宽自己的知识面也大有裨益，我们从来没有因为困难而放弃讨论和求索，当我们彼此耐心地讨论，一个个灵感便在思维的交流中产生，最后一个装置浑然天成。 （六）以人为师，虚心好学 由于我们的项目是自主选题，完全由组员自己亲自动手解决项目进展过程中遇到的所有问题。而我们的项目又涵盖了材料，环境，测试分析等多门学科，必然会碰到一些超出我们知识范围的问题，这就需要我们不断的征求他人的意见和建议。在项目进行的过程中，我们向上海创源公司的师傅请教家用水处理装置的装配，向遗态材料实验室的老师和同学请教了各种吸附材料的原理和应用范围，向材料学院机加工车间师傅请教了装置加工过程中的问题，向环境学院的老师和同学请教了水处理方法，二氧化钛杀菌等问题，向分析测试中心的老师请教了ICP测试方法。在 （七） 见微知著、了解社会 任何科技创新的价值都只有在解决社会现实问题上才能得到体现，而所有创新的源泉又必将来自于生活。因为了解到上海乃至全中国令人担忧的水质现状，了解到汶川地震时灾区人民严重缺乏安全饮用水的情况，我们项目组才会选择水处理这个课题，因为对市场上现有水处理产品的详细调查，对他们的优缺点做了认真分析，我们才会有自己的突破和创新，最后设计出一个科学、简单、有效、可拆卸、滤材可更换、滤膜可反冲洗、可实现规模化生产的装置，并辐射发散运用到户外和家用场合！同时在项目实施过程中越来越感到我们身肩的使命和责任，“采石于山，而后有为！”这次创新实验的经历是我们宝贵的财富。 三、 乘风破浪在此时，直挂云帆济沧海 野外便携净水器的项目不仅需要运用材料科学与工程的知识，更需要环境测试的方法，故邀请了上海交通大学环境学院的两名同学加入我们五人共同负责项目方案的设定，分工明确，我们材料学院的同学负责材料的查阅和选择以及装置的设计和实验，环境学院的同学为我们提供了相关书籍、信息，参与实验数据的测定。 金属基复合材料国家重点实验室 对于过程，作为项目负责人，由于自己的原因，一开始一直进展很慢，但我们没有因为眼前的困难而放弃，而是共同去担起任务，考虑滤材运用时不同的老师给我们的答案不尽相同，我们便去使用尝试比较，一件事放到心上了便会在某些时候有了灵感和突破，春节假期中发现了如何实现加压后装置的设计就顺利很多，常常留心便会在不同的时候迸发出新的想法。我需要考虑进度、协调分工、归纳总结，但更多的是与大家一起学习，比如出奇制胜、化烦为简、精益求精等思维方法、又学习到了水处理的基本方法和水质检验的基本实验方法。对于结果，一个简约但不简单的杯子，其实我们的装置应该要越简单越好又有好的处理效果，就像一个乐扣杯本身便是简单到不能再简单了，可以系列化批量化生产并占有了那么大的市场份额，我们应该有信心。 仿佛是结晶过程，终于看到了晶体的长大成形；又仿佛是浊流，从一开始的懵懂经过滤芯、再强制通过滤膜——以至清澈。 【汤艳萍，上海交通大学材料科学与工程学院2006级材料科学与工程专业，第一期“上海大学生创新活动计划”——“野外水净化器——“救生蛋”项目立项人；指导教师： |
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