雙良環(huán)境最新科研動(dòng)態(tài)(2021-06)

2021-06-01 15:34:40 0 雙良環(huán)境

1、中文標(biāo)題：光催化劑滅活有害藻類的機(jī)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(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)健康會(huì)造成不利影響。光催化被認(rèn)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(duì)光催化材料在滅活藻類方面的基礎(chǔ)知識(shí)、基本機(jī)理和改性技術(shù)進(jìn)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(dǎo)體光催化劑在藻類滅藻方面的研究進(jìn)展。綜述了光催化劑抑制藻類生長的損傷機(jī)制，包括氧化應(yīng)激和物理約束?；诹孔赢a(chǎn)率（QY）、時(shí)空產(chǎn)率（SY）和優(yōu)值（FOM）等數(shù)值指標(biāo)，從葉綠素a和藍(lán)藻去除的角度對(duì)各種光催化劑的光催化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。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(shí)性能最好。從滅活藻類細(xì)胞的角度來看，F(xiàn)-Ce-TiO₂/膨脹珍珠巖復(fù)合材料（F-Ce-TiO₂/EP450）的滅活效果最好，QY（7.74×10^-17細(xì)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(fù)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(jī)遇和未來的研究重點(diǎn)。我們相信這篇綜述將有助于提高我們對(duì)光催化劑滅活藻類的損傷機(jī)制的認(rèn)識(shí)。

2、中文標(biāo)題：利用不同陽極氧化電壓和時(shí)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(jìn)行電化學(xué)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(yīng)時(shí)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(duì)其形貌、成分和晶相進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陽極氧化時(shí)間和陽極氧化電位對(duì)二氧化鈦納米管陣列的形成有影響。當(dāng)氧化電位增加時(shí)，氧化時(shí)間減少，而當(dāng)氧化電位減少時(shí)，氧化時(shí)間增加。此外，在10 V時(shí)，二氧化鈦的形成開始變成管狀。同時(shí)，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(fù)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(duì)苯二甲酸乙二醇酯；PP：聚丙烯；PU：聚氨酯。
采用自制的復(fù)合拋物面反應(yīng)器處理嚴(yán)重污染的工業(yè)廢水，該反應(yīng)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(duì)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(fù)載情況，以確定最佳的復(fù)合材料。選擇從工廠收集的TiO₂/聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯復(fù)合材料是因?yàn)樗哂心途眯?、聚合物與TiO₂的強(qiáng)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(shí)了在光催化過程前后，TiO₂顆粒在PET表面的強(qiáng)結(jié)合和均勻分布。太陽能光催化處理的樣品廢水導(dǎo)致顯著的光漂白。化學(xué)需氧量（COD）和礦化率顯著降低，下降高達(dá)42%。生物需氧量與化學(xué)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(jìn)一步的正常生物處理成為可能。

4、中文標(biāo)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(xì)菌群落的響應(yīng)
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(yīng)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(xiàng)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(duì)ICPB研究了四種可能的作用機(jī)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(duì)廢水中COD_cr和AOX的吸附量分別為17%和16%。對(duì)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(duì)廢水有一定的降解效果。而ICPB對(duì)廢水中AOX、COD_cr和DOC的去除率分別達(dá)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(jī)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(duì)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(biāo)題：管道材料對(duì)飲用水供應(yīng)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(shè)置圖
采用標(biāo)準(zhǔn)異養(yǎng)板計(jì)數(shù)和16S rRNA測(cè)序技術(shù)，對(duì)PVC-U、PE-HD和鑄鐵管模型裝置上的生物膜和水樣進(jìn)行了研究。高通量測(cè)序的結(jié)果表明，建筑材料對(duì)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(fù)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(xì)菌門生態(tài)學(xué)的一個(gè)有用工具。新的生態(tài)生理學(xué)方面描述了水棲動(dòng)物和吸血弧菌。HPC衍生細(xì)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(duì)飲用水安全進(jìn)行適當(dāng)評(píng)估，特別是在未消毒運(yùn)行的DWDS中。

6、中文標(biāo)題：AgI/CuWO₄Z型光催化劑降解有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)和分子動(dòng)力學(xué)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(fù)合多相光催化劑組分的吸附性能的探究對(duì)其在特定反應(yīng)中的適用性起到至關(guān)重要的作用，但目前科學(xué)家對(duì)這方面的研究還相對(duì)較少。本文的研究是開發(fā)AgI/CuWO₄納米復(fù)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(fù)合材料。XPS分析和活性物質(zhì)捕獲實(shí)驗(yàn)表明光催化通過Z 型機(jī)制進(jìn)行。大規(guī)模水介質(zhì)分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，氧和 CIP 吸附發(fā)生在AgI部分，而水與 CuWO₄發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。結(jié)合來自實(shí)驗(yàn)和分子動(dòng)力學(xué)研究的數(shù)據(jù)，得出光催化反應(yīng)機(jī)理。

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