雙良環(huán)境最新科研動態(tài)(2021-09)

2021-09-01 16:13:59 0 雙良環(huán)境

1.中文標(biāo)題：基于短程光催化/藻類復(fù)合降解技術(shù)模擬印染廢水尾水深度處理的策略
引自：Environmental Science and Pollution Research Ting Huang¹ & Xiaomin Tang^1,2 & Shixin Zhang² & Wei Wang1 & Jie Zhang¹ & Xuemei Tan1 & Huaili Zheng²

圖一
在印染廢水處理尾水中，難降解有機(jī)污染物成為重點(diǎn)關(guān)注對象。研究如何低成本、高效清除有機(jī)物，減少了它們對公共健康和生態(tài)系統(tǒng)的威脅成了熱點(diǎn)。本文，采用穩(wěn)定的二氧化鈦和普通蛋白核小球藻，發(fā)明一種新型的基于短程光催化/藻類降解的混合技術(shù)，有效去除模擬尾水中的亞甲基藍(lán)（MB），并著重闡述了其過程中的機(jī)理。本實(shí)驗(yàn)中，化學(xué)和生物降解前的預(yù)處理顯著提高了處理效率。 79.71%的MB通過改性二氧化鈦的吸附與絮凝劑的絮凝作用被去除。蛋白核小球藻可直接處理絮凝后的低濃度MB上清液。在可見光下的短程光催化反應(yīng)中，93.7%的MB在1h內(nèi)被降解并轉(zhuǎn)化為中間體。蛋白核小球藻能夠在6天內(nèi)進(jìn)一步降解具有低生物抑制作用的中間體。機(jī)理分析表明，改性后的二氧化鈦不是簡單的單層吸附，主要為物理吸附?；炷齽┰诟男远趸伿占^程中起著電荷中和的重要作用。光催化中間產(chǎn)物的去除分為蛋白核小球藻的快速吸附、藻類生長滯后期的低解吸和隨著藻細(xì)胞數(shù)量的增加而逐漸生物降解。

2、使用新型 TiO₂/ONLH 納米光催化劑在自然陽光下有效降解水中的典型藥物
引自：Qianxin Zhang，Roujia Du，Cuiwen Tan，et al.Efficient degradation of typical pharmaceuticals in water using a novel TiO₂/ONLH nano-photocatalyst under natural sunlight.Applied Journal of Hazardous Materials Volume 403, 5 February 2021, 123582.

圖二

典型藥物在自然陽光和實(shí)際水體中的光催化降解具有重要意義。在這項(xiàng)研究中，氧或氮連接的庚嗪基聚合物 (ONLH) 成功地與 TiO₂納米顆粒結(jié)合，形成了對自然陽光有反應(yīng)的 TiO₂/ONLH 納米復(fù)合材料。在自然陽光下，TiO₂/ONLH 可有效降解十種藥物。特別是含有N-哌嗪基的氟喹諾酮類藥物和含有長芳族側(cè)鏈的心血管藥物更容易降解。降解性能最佳的半衰期小于5分鐘。使用 TiO₂/ONLH 的降解速率常數(shù)分別比原始 TiO₂和ONLH高約六倍和八倍。兩種反應(yīng)性物質(zhì)（·OH 和 O^2-）促進(jìn)了藥物的快速降解，這主要通過羥基自由基加成、開環(huán)和ipso取代反應(yīng)發(fā)生。使用發(fā)光細(xì)菌的急性毒性試驗(yàn)表明，普萘洛爾反應(yīng)溶液的毒性隨著總有機(jī)碳 (TOC) 的降低而逐漸降低。根據(jù)單體產(chǎn)物的毒性評價，TiO₂/ONLH也減少了有毒轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的產(chǎn)生。實(shí)際水/廢水的處理效果進(jìn)一步表明 TiO₂/ONLH 可用于去除廢水中的藥物。

3、中文標(biāo)題：緊密耦合光催化和生物降解技術(shù)有效去除生活廢水中的磺胺甲惡唑和COD
引自： Liu Q , Hou J , Wu J , et al. Intimately coupled photocatalysis and biodegradation for effective simultaneous removal of sulfamethoxazole and COD from synthetic domestic wastewater[J]. Journal of Hazardous Materials, 2021, 423:127063.
傳統(tǒng)的生物處理法去除磺胺甲惡唑（SMX）的低效性，對生態(tài)環(huán)境是一個潛在的風(fēng)險。在這項(xiàng)研究中，一種緊密耦合的光催化和生物降解系統(tǒng)（ICPB），將Fe³⁺/g-C₃N₄和生物膜耦合處理含有SMX的生活污水。結(jié)果表明，該ICPB系統(tǒng)可同時去除SMX和COD，分別為96.27±5.27%、86.57±3.06%，優(yōu)于單一的光催化處理（SMX去除率100%，COD去除率4.2±0.74%）和單一的生物降解處理（SMX去除率42.21±0.86%，COD去除率95.1±0.18%）。ICPB系統(tǒng)中SMX去除效果從大到小為LED光催化、生物降解、LED光解、載體的吸附作用，而COD的去除主要?dú)w因于生物降解。增加SMX初始濃度會抑制SMX的去除，而增加光催化劑用量加速了SMX的去除，兩者對COD的去除均沒有影響。生物膜活性分析表明，該ICPB系統(tǒng)中的微生物保持了較高的活性和代謝活性，生物膜的微生物群落結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，Nakamurella和Raoultella是生物膜中的兩個主要屬。這為有效處理抗生素污染的生活污水提供了一種新的策略。

圖3 采用不同的處理方法（a）SMX和（b）COD的去除去除效果。P：僅LED光的光解；P+AD：LED的光解和原始載體的吸附，B：生物載體的生物降解，P+B：LED燈的光解和生物降解；PC：僅光催化，PC+B：光催化和生物降解。數(shù)值表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）。

4、中文標(biāo)題：低成本Cu/TiO₂光催化提高水體中高濃度氨氮的轉(zhuǎn)化及其機(jī)理研究
引自：Feng Jianpei, Zhang Xiaolei, Zhang Guan, et al. Chemosphere，2021， 274：129689. Improved photocatalytic conversion of highconcentration ammonia in water by lowcost Cu/TiO2 and its mechanism study.
鉑化TiO₂（Pt/TiO₂）作為基準(zhǔn)光催化劑，在環(huán)境修復(fù)中表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能。為了降低光催化劑的實(shí)際使用成本，采用光還原法制備了一系列載銅TiO₂（Cu/TiO₂）光催化劑，并與純TiO₂和Pt/TiO₂在氨轉(zhuǎn)化效率和選擇性氧化方面進(jìn)行了比較。制備的Cu/TiO₂樣品通過物理化學(xué)儀器進(jìn)行表征和分析。結(jié)果表明，在紫外光照射下，懸浮液中約60%的Cu²⁺離子可以光沉積在TiO₂表面，主要由Cu/Cu⁺的混合物組成。通過光照度光譜分析和氨的光催化氧化，篩選出Cu/P25（0.3wt%Cu）樣品為最佳光催化劑。由于Cu(NH₃)_n絡(luò)合物形成的強(qiáng)烈配位效應(yīng)，與Pt/TiO₂相比，它在高濃度氨的氧化中表現(xiàn)出更好的性能。通過電子自旋共振（EPR）分析和自由基抑制實(shí)驗(yàn)，分析了導(dǎo)致氨氧化和選擇性產(chǎn)物生成的活性氧化物種，并提出了涉及光催化氨轉(zhuǎn)化的可能反應(yīng)機(jī)理。?OH已被確定為影響氨氮去除效率的主要氧化劑，而O₂^?^-主要影響N₂的生成，h⁺主要影響NO₃^-的生成。這些結(jié)果表明，Cu/TiO₂可作為一種低成本、高效的光催化劑用于廢水中高濃度氨氮的預(yù)處理過程。

5、中文標(biāo)題：氧化還原電位和pH對水稻吸收鎘和鉛的影響
引自：[1] Reddy C N , Patrick W H . Effect of Redox Potential and pH on the Uptake of Cadmium and Lead by Rice Plants[J]. Journal of Environmental Quality, 1977, 6(3).
氧化還原電位和pH值是影響含有大量水分的土壤和沉積物中的重金屬遷移和固定的兩個主要因素。同時，氧化還原電位和pH值對植物的生長也很重要。為了研究水稻對鎘(Cd)和鉛(Pb)的吸收。在六種不同的氧化還原電位(-200、-100、0,+ 100,+ 200,+ 400 mV)和四種pH值(5、6、7和8)下測定根和芽組織對Cd和Pb的吸收以及他們從根部到芽的轉(zhuǎn)移情況。還研究了氧化還原電位和 pH 值對土壤懸浮液中水溶性Cd和Pb水平的影響。幾乎所有進(jìn)入水稻植株的Cd全部積累在芽中。隨著懸浮液氧化還原電位的增加和pH值的降低，總鎘吸收和芽吸收增加。土壤懸浮液中的水溶性Cd與植物總鎘和地上部對Cd的吸收顯著相關(guān)。Pb在水稻植物中的流動性低于Cd，主要與根系相關(guān)。水溶性Pb隨著氧化還原電位和pH值的增加而降低，并且與植物總鉛吸收和地上部鉛吸收顯著相關(guān)。

6、中文標(biāo)題：納米醫(yī)學(xué)：光活化納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦，作為一種有前途的抗癌劑
引自：Nefeli Lagopati, Konstantinos Evangelou, Polycarpos Falaras.et al. Nanomedicine: Photo-activated nanostructured titanium dioxide, as a promising anticancer agent.Pharmacology & Therapeutics 222 (2021) 107795
科學(xué)界已經(jīng)以各種方式處理癌癥疾病的多變量狀況。最近的研究側(cè)重于個體化治療，最大限度地減少傳統(tǒng)方法的不良后果，但仍有待開發(fā)替代的有效治療方案。納米醫(yī)學(xué)可以提供一種解決方案，填補(bǔ)這一空白，利用創(chuàng)新納米結(jié)構(gòu)材料的獨(dú)特特性。納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦 (TiO₂) 具有多種日常應(yīng)用和先進(jìn)技術(shù)。由于其生物相容性，它還具有大量的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用?，F(xiàn)在很明顯，光激發(fā)TiO₂ 納米粒子誘導(dǎo)產(chǎn)生電子和空穴對，這些電子和空穴與水和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生活性氧物質(zhì) (ROS)，已被證明會破壞癌細(xì)胞，觸發(fā)受控的細(xì)胞過程。本綜述的目的是提供對納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的見解，特別是對 TiO₂-NP 介導(dǎo)的抗癌作用的廣泛背景，闡明納米技術(shù)的成就，并提出這種納米結(jié)構(gòu)材料作為一種有前途的抗癌光敏劑。

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