小化学家玩“泥巴”获大奖

白玉磊

镍，在字典中的解释是，“金属元素，符号Ni，银白色，质坚韧，延展性强，有磁性，在常温中不跟空气中的氧起作用。”这种在元素周期表中原子序数为28的金属元素，可以制造特种钢和其他合金，用于特殊用途的零部件、仪器制造、火箭技术装备、原子反应堆、多孔过滤器及二次电池等，也可以用于电镀，制造各种常见的生活用品，因此被视为国民经济建设的重要战略物质。

本届大赛最高奖项“中国科协主席奖”的获得者、中国人民大学附属中学辛琦同学，研究的正是“生物淋滤技术浸提回收电镀镍渣中有价金属镍”。光是听听这个名称，就够让人头晕的了，一个中学生又是如何想到去研究它呢？

餐桌上找到研究项目的选题

辛琦告诉记者，他的老家在山西，一次回老家时，父亲和同学吃饭，把他也带去了，在饭桌上，他听那位身为一家电镀厂高层的叔叔说，由于经济和技术的原因，电镀产生的电镀废渣没有很好地处理回收，对环境危害很大。辛琦暗暗把这话记在心里，之后他查阅了大量的资料，发现镀镍工艺每年会产生数量可观的含有高浓度镍离子的电镀镍泥。一方面，镍具有很大的生物毒性和生态毒性，镍进入人体后有可能引起肿瘤及肺部硬化；另一方面，镍又是价格较高的金属元素，市场售价为20～30万/吨。所以，无论从环境保护角度还是从资源回收角度来讲，从电镀镍泥中提取金属镍都具有重要意义。

那么，人们怎样从镍泥中提取金属镍呢？目前常用的处理工艺是强酸浸提-分级沉淀，借助浓硫酸、硝酸、盐酸甚至王水来分离提纯镍离子。这种方法虽然快速高效，但设备要求高、存在安全风险。所以，辛琦就琢磨是不是能找到一种更高效更绿色的方法来提取镍。

辛琦在上小学和初中时，已经对生物淋滤技术有一定的了解，这是一种通过微生物自身及其代谢产物的酸解、氧化、还原等多种作用，来提取特定的金属离子的技术，对于处理电池中的重金属有很高的溶出效率。此前辛琦就做过生物淋滤溶释回收废旧锌锰电池和锂离子电池中有价金属离子锌锰锂钴的研究，所以这次他又想到了这项技术。

小化学家光实验笔记就记了一大本

辛琦做实验所用的电镀镍渣样品，采自山西一家电镀厂的沉淀池底泥和周边土壤。他先把这些泥用烘箱烘干，然后研磨成粉，用筛子筛细，装瓶备用。下面，就该具有神奇本领的微生物出场啦，辛琦用从矿山、温泉和污泥中采来的硫磺、黄铁矿等物，配制了硫磺-硫氧化菌淋滤培养基、黄铁矿-铁氧化菌淋滤培养基和混合底物-混合菌株淋滤培养基，然后做了大量的对比实验，结果发现硫磺-硫氧化菌体系具有最高的镍溶出效能，其中硫磺浓度的增加对镍的溶出表现出显著的促进作用。而且，这种生物酸解体系的镍溶释效能，远高于化学酸解体系，充分说明了生物淋滤技术在电镀镍渣浸提中有独特优势。

谈到项目研究的难度时，辛琦坦承这项研究对于中学生独自进行是非常困难的，尤其是机理探究部分，但是在进行实验结果的设计和讨论时，有实验室导师和学校老师的指导，在进行具体实验时，有大学研究生的帮助，因此他还是能比较顺利地完成研究。“研究中碰到的困难很多，但基本都在导师和研究生哥哥的指导下解决了。比如在进行半透膜包裹与不包裹的溶出效能对比时，前两次实验都失败了，因为pH计的探头把半透膜划破了。第三次实验时，我按照导师给出的办法，在测pH值的时候，让锥形瓶倾斜一点，从而让探头尖端不和半透膜发生接触，终于让实验成功了。”辛琦说道。

话虽说得轻松，但在辛琦的展台前参观的人并不知道，他光是实验笔记就记了有一大本，其中的辛苦可想而知。

创新大赛给了他更多启发

参加大赛这几天，辛琦除了忙着向观众解说自己的项目，也偷空在展厅里转了转。他告诉记者，有好些同学的项目都对他有很大启发，“比如香港一位同学的‘研究中医鸡蛋染银法的反应机理，及以之进行新颖的慢性肾衰竭的快速检查、河南一位同学的‘村中水塘里水黾消失之迷、吉林一位同学的‘石墨化碳包覆纳米TiO2复合材料的制备及其在光催化方面的应用，都是我很感兴趣的，我也要多向他们学习。”