雙良環(huán)境最新科研動態(tài)(2021-06)

2021-06-01 15:34:40 0 雙良環(huán)境

1、中文標題：光催化劑滅活有害藻類的機理與性能研究
引自：Inactivation of harmful algae using photocatalysts: Mechanisms and performance .He Xinghou, Wu Pian, Wang Shanlin, et al. Journal of Cleaner Production, 2021, 289, 125755
由于水體富營養(yǎng)化加劇和極端氣候的影響，水體中有害藻類的大量繁殖已成為全球日益關(guān)注的事件。藻類爆發(fā)對人類和生態(tài)系統(tǒng)健康會造成不利影響。光催化被認為是最有效的滅活有害藻類的方法之一。近幾十年來，人們對光催化材料在滅活藻類方面的基礎(chǔ)知識、基本機理和改性技術(shù)進行了大量的研究。本文的主要目的是系統(tǒng)地綜述近年來半導體光催化劑在藻類滅藻方面的研究進展。綜述了光催化劑抑制藻類生長的損傷機制，包括氧化應激和物理約束。基于量子產(chǎn)率（QY）、時空產(chǎn)率（SY）和優(yōu)值（FOM）等數(shù)值指標，從葉綠素a和藍藻去除的角度對各種光催化劑的光催化性能進行了評價。從葉綠素a降解的角度看，Ag/AgCl@ZIF-8涂層海綿的QY、SY和FOM值分別為8.09×10^-9分子/光子、8.09×10^-6分子/(g·光子)和4.73×10^-13 mol·L/(g·J·h)時性能最好。從滅活藻類細胞的角度來看，F(xiàn)-Ce-TiO₂/膨脹珍珠巖復合材料（F-Ce-TiO₂/EP450）的滅活效果最好，QY（7.74×10^-17細胞/光子）、SY（1.94×10^-17cells/(g·photon)）和FOM值（4.54 cell·L/(g·J·h)）。最后，簡要總結(jié)了光催化復合材料在藻類水華控制領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、可能的發(fā)展機遇和未來的研究重點。我們相信這篇綜述將有助于提高我們對光催化劑滅活藻類的損傷機制的認識。

2、中文標題：利用不同陽極氧化電壓和時間制備二氧化鈦納米管
引自：Ploiyok Nakpan, Areeya Aeimbhu. Fabrication of titanium dioxide nanotubes by difference the anodization voltage and time. Materials Today: Proceedings
本文在含0.3 wt%氟化銨溶液、90 mL乙二醇和10 mL去離子水的電解液中進行電化學陽極氧化制備了二氧化鈦納米管陣列(TNAs)。接下來，在室溫下，通過改變電壓(5 – 50 V)和反應時間(30 min – 2 h)，得到不同的制備情況。采用場發(fā)射電子顯微鏡(FE-SEM)、x射線能譜儀(EDS)和x射線衍射儀(XRD)分別對其形貌、成分和晶相進行了表征。實驗結(jié)果表明，陽極氧化時間和陽極氧化電位對二氧化鈦納米管陣列的形成有影響。當氧化電位增加時，氧化時間減少，而當氧化電位減少時，氧化時間增加。此外，在10 V時，二氧化鈦的形成開始變成管狀。同時，二氧化鈦納米管陣列的直徑約為10-100 nm。
3、利用再生聚合物作為 TiO₂載體的太陽能光催化處理工業(yè)廢水引自：Doaa M. EL-Mekkawi，Nourelhoda A. Abdelwahab，Walied AA Mohamed，Nahla A. Taha，M.SA Abdel-Mottaleb.Solar Photocatalytic Treatment of Industrial Wastewater Utilizing Recycled Polymeric Disposals as TiO₂ Supports . Applied Journal of Cleaner Production Volume 249, 10 March 2020, 119430.

圖 1：將TiO₂負載到聚合物上的方法示意圖。C：棉；CL：棉萊卡；PAM：聚酰胺；PAP：紙；PET：聚對苯二甲酸乙二醇酯；PP：聚丙烯；PU：聚氨酯。
采用自制的復合拋物面反應器處理嚴重污染的工業(yè)廢水，該反應器利用回收的聚合物作為二氧化鈦載體?；厥盏木酆衔锊牧习藁?、萊卡棉、聚酰胺、紙張、聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯和聚氨酯。研究了TiO₂在不同載體材料上的負載情況，以確定最佳的復合材料。選擇從工廠收集的TiO₂/聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料是因為它具有耐久性、聚合物與TiO₂的強結(jié)合和顯著的光催化活性。紅外和掃描電子顯微鏡表征證實了在光催化過程前后，TiO₂顆粒在PET表面的強結(jié)合和均勻分布。太陽能光催化處理的樣品廢水導致顯著的光漂白。化學需氧量（COD）和礦化率顯著降低，下降高達42%。生物需氧量與化學需氧量之比的增加表明新的可生物降解物種的形成，使得進一步的正常生物處理成為可能。

4、中文標題：可見光催化-生物降解緊密耦合體系中二氧化氯漂白廢水的降解及細菌群落的響應
引自：Liang Y , Jiao C , Pan L , et al. Degradation of chlorine dioxide bleaching wastewater and response of bacterial community in the intimately coupled system of visible-light photocatalysis and biodegradation[J]. Environmental Research, 2021, 195(2):110840.

圖2 光解循環(huán)生物反應器示意圖
可見光催化與生物降解（ICPB）的緊密耦合為二氧化氯漂白廢水的降解提供了可能。在這項研究中，我們研究了一種TiO₂涂層的海綿生物膜載體，其具有顯著的TiO₂粘附性，能在內(nèi)部積累生物量。對ICPB研究了四種可能的作用機理，包括二氧化氯漂白廢水在載體上的吸附、光解、光催化和載體內(nèi)生物膜的生物降解。載體對廢水中COD_cr和AOX的吸附量分別為17%和16%。對廢水的光降解效率非常低，可以忽略。生物降解（AOX為30.1%，COD_cr為33.8%，DOC為26.2%）和光催化（AOX為65.1%，COD_cr為71.2%，DOC為62.3%）對廢水有一定的降解效果。而ICPB對廢水中AOX、COD_cr和DOC的去除率分別達到80.3%、90.5%和86.7%。FT-IR和GC-MS分析表明，ICPB體系在外層多孔載體表面具有光催化活性，可將有機物轉(zhuǎn)化為小分子，供微生物利用或完全礦化。此外，涂有二氧化鈦的海綿載體內(nèi)部的生物膜可以礦化光催化產(chǎn)物，對AOX、COD_cr和DOC的去除率分別提高了15.2%、20.0%和24.0%。ICPB系統(tǒng)載體中的生物膜上微生物不斷改變，富集了變形菌，氯代桿菌，擬桿菌和放線菌，這些微生物在造紙廢水生物降解中起積極作用。

5、中文標題：管道材料對飲用水供應系統(tǒng)中生物膜微生物群落的影響
引自：[1] Wg A , Ap B , Bk C , et al. Influence of pipe material on biofilm microbial communities found in drinking water supply system - ScienceDirect[J]. Environmental Research, 2020.

圖3模型安裝設置圖
采用標準異養(yǎng)板計數(shù)和16S rRNA測序技術(shù)，對PVC-U、PE-HD和鑄鐵管模型裝置上的生物膜和水樣進行了研究。高通量測序的結(jié)果表明，建筑材料對微生物組成有很大影響。PVC-U和PE-HD管中以變形菌為主(54-60%)，而鑄造管中以硝化螺旋桿菌(64%)為主。由此推斷，與鑄鐵相比，塑料管道為潛在致病類群創(chuàng)造了更方便的環(huán)境。7年生的生物膜被描述為具有急劇氧化還原梯度的復雜棲息地，在那里產(chǎn)甲烷菌和甲烷異養(yǎng)菌共生。此外，飲用水分配系統(tǒng)(DWDS)是研究稀有細菌門生態(tài)學的一個有用工具。新的生態(tài)生理學方面描述了水棲動物和吸血弧菌。HPC衍生細菌與NGS揭示的生物膜和水微生物群組成之間的差異表明，有必要引入新的診斷方案，以便對飲用水安全進行適當評估，特別是在未消毒運行的DWDS中。

6、中文標題：AgI/CuWO₄Z型光催化劑降解有機污染物的實驗和分子動力學研究
引自：Neha Jatav, Jyoti Kuntail, Danish Khan, Arup Kumar De, Indrajit Sinha. AgI/CuWO4 Z-scheme photocatalyst for the degradation of organic pollutants: Experimental and molecular dynamics studies. Journal of Colloid and Interface Science 599 (2021) 717–729

圖4
復合多相光催化劑組分的吸附性能的探究對其在特定反應中的適用性起到至關(guān)重要的作用，但目前科學家對這方面的研究還相對較少。本文的研究是開發(fā)AgI/CuWO₄納米復合材料，在可見光照射下光催化降解水性介質(zhì)中的環(huán)丙沙星和羅丹明B。通過逐步沉淀方法制備納米復合材料。XPS分析和活性物質(zhì)捕獲實驗表明光催化通過Z 型機制進行。大規(guī)模水介質(zhì)分子動力學模擬表明，氧和 CIP 吸附發(fā)生在AgI部分，而水與 CuWO₄發(fā)生強烈的相互作用。結(jié)合來自實驗和分子動力學研究的數(shù)據(jù)，得出光催化反應機理。

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