雙良環(huán)境最新科研動(dòng)態(tài)(2022-05)

2022-05-01 15:16:45 0 雙良環(huán)境

1、中文標(biāo)題：光催化和生物降解的緊密耦合有效地同時(shí)去除綜合生活污水中的磺胺甲惡唑和COD
引自：Qidi Liu, Jun Hou,Jun Wu,et al.Intimately coupled photocatalysis and biodegradation for effective simultaneous removal of sulfamethoxazole and COD from synthetic domestic wastewater[J].Journal of Hazardous Materials 423 (2022) 127063.

圖1 圖文摘要

常規(guī)生物降解法去除磺胺甲惡唑（SMX）的效率低下，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。在這項(xiàng)研究中，制備了一個(gè)由 Fe³⁺/g-C₃N₄ 和生物膜緊密耦合的光催化和生物降解 (ICPB) 的系統(tǒng)，用于處理含有 SMX 的綜合生活污水。結(jié)果顯示，ICPB系統(tǒng)能夠同時(shí)去除96.27 ± 5.27% 的 SMX和86.57 ± 3.06%的COD，這個(gè)系統(tǒng)比單獨(dú)利用光催化法(SMX 100%, COD 4.2 ± 0.74%) 和單獨(dú)利用生物降解法(SMX 42.21 ± 0.86%, COD 95.1 ± 0.18%)去除更有優(yōu)勢(shì)。ICPB系統(tǒng)中去除SMX的貢獻(xiàn)由大到小包括LED光催化、生物降解、LED光解和載體吸附作用，而去除COD主要由生物降解。SMX的初始濃度高會(huì)抑制 SMX去除率，而增加光催化劑用量會(huì)加快 SMX去除率，兩者對(duì)COD去除率均無(wú)影響。我們對(duì)生物膜活性的分析表明，該ICPB系統(tǒng)中的微生物保持了較高的存活率和代謝活性，生物膜的微生物群落結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，其中Nakamurella和Raoultella是生物膜的兩個(gè)優(yōu)勢(shì)屬。這項(xiàng)工作為有效處理抗生素污染的生活污水提供了新的策略。

2、中文標(biāo)題：光催化強(qiáng)化混凝去除銅綠微囊藻細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的效率及機(jī)理
引自：Hw A, Yy A, Zza B, et al. Photocatalysis-enhanced coagulation for removal of intracellular organic matter from Microcystis aeruginosa: efficiency and mechanism. 2021.

圖2 IOM的去除性能表征Bi₂O₃/TiO₂-PAC（10%）作為吸附和光催化的效果。
（a） IOM在黑暗中的吸附和可見光下UV254和OD620光催化對(duì)DOC去除。黑線表示暗吸收和光催化（AP）。紅線表示直接光催化（DP），藍(lán)線表示不含復(fù)合物的光解結(jié)果已添加。（b）處理結(jié)束時(shí)的總體去除效率。（對(duì)于本圖例中的顏色參考，讀者可參考本文的web版本。）光催化是一種高效的高級(jí)氧化工藝，為控制湖泊或水庫(kù)中的藻華污染治理提供了一種很有前景的替代方法。以往的研究主要集中在光催化作用破壞藻類細(xì)胞上，而忽略了分泌物的釋放特別是細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物（IOM）。在此，通過(guò)固定相預(yù)光催化與新型Bi₂O₃-TiO₂/PAC復(fù)合物（粉末活性炭負(fù)載的Bi摻雜TiO₂納米復(fù)合物）的組合過(guò)程，然后用硫酸鋁（AS）混凝劑強(qiáng)化混凝，研究了銅綠微囊藻IOM的去除效率和機(jī)理。優(yōu)化的光催化和混凝（PC）處理增強(qiáng)了IOM的去除，DOC的去除分別為64%、92%和100%，吸光度在254nm處（UV254）和光密度在680nm處（OD680）。預(yù)光催化降低了所需的AS混凝劑用量，減弱了溶液pH值的影響。光催化較之去除高分子量組分更傾向于腐殖物質(zhì)和組成部分，而單獨(dú)混凝表現(xiàn)出對(duì)高分子量生物聚合物和蛋白質(zhì)物質(zhì)良好的去除。預(yù)光催化與隨后的混凝作用互補(bǔ)，可有效去除蛋白質(zhì)物質(zhì)和分餾去除0.5–1 kDa中分子量物質(zhì)。產(chǎn)生的絮體表明Bi₂O₃-TiO₂/PAC吸附IOM作為絮凝核心提高了混凝性能。此外結(jié)果表明，組合PC工藝在不破壞細(xì)胞完整性的前提下，對(duì)共存的藻類污染有很好的去除效果，并將藻類細(xì)胞的去除率從單獨(dú)混凝的26%提高到61%。因此，這種工藝是去除銅綠微囊藻IOM和控制藍(lán)藻水華的有效方法。

3、中文標(biāo)題：在流化床反應(yīng)器中使用海藻酸鈉固定微生物強(qiáng)化生物廢水處理
引自：Bustos-Terrones Y A, Bandala E R, Moeller-Chávez G E, et al. Enhanced biological wastewater treatment using sodium alginate-immobilized microorganisms in a fluidized bed reactor[J].Water Science and Engineering, 2022.
圖3.SA微球固定化微生物制備示意圖

在這項(xiàng)研究中，將一個(gè)從常規(guī)廢水處理廠的活性污泥法中分離出來(lái)的微生物群落在污水中污染物的生物降解時(shí)以海藻酸鈉（SA）作為載體材料進(jìn)行固定。500ml的活性污泥法被固定在SA珠中(質(zhì)量濃度為25g/l)。對(duì)制得的SA微球進(jìn)行了表征，并將其放入流化床反應(yīng)器中培養(yǎng)，經(jīng)處理后再進(jìn)行表征。首先測(cè)定了固定化微生物對(duì)生活污水中有機(jī)物(以化學(xué)需氧量表示)和總磷的降解效率，12小時(shí)后分別達(dá)到71% 和93% ，然后在模擬紡織廢水的條件下，測(cè)定了固定化微生物對(duì)堿性藍(lán)9（BB9）染料的降解效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在兩小時(shí)后發(fā)現(xiàn)對(duì)BB9的降解效果效率高達(dá)99.5 %。SA固定化微生物被認(rèn)為是處理城市和工業(yè)廢水的一種環(huán)境友善和經(jīng)濟(jì)的替代方法。
4、中文標(biāo)題：合成可見光催化性能的Z異質(zhì)結(jié)Ag₃PO₄@聚苯胺核殼納米復(fù)合材料，并探究其對(duì)銅綠微囊藻的滅活作用
引自：Fan Gongduan, Li Xia, Chen Xiaolei, et al. Z-scheme Ag3PO4@polyaniline core-shell nanocomposite with high visible light photocatalytic performance for Microcystis aeruginosa inactivation,Chemical Engineering Journal, 2022, 427: 132005
大量藍(lán)藻水華的頻繁發(fā)生對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。本文，采用化學(xué)吸附法合成了一種新的Z異質(zhì)結(jié)Ag₃PO₄@PANI核殼型光催化材料，并用于銅綠微囊藻失活的試驗(yàn)。通過(guò)XRD、TEM、XPS、ATR-FTIR、NMR、UV-vis等對(duì)所制備樣品的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、化學(xué)狀態(tài)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。Ag₃PO₄@PANI當(dāng)PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，在3小時(shí)可見光照射下，其光催化除藻性能最佳，葉綠素a降解率為99.2%，經(jīng)過(guò)三次重復(fù)循環(huán)實(shí)驗(yàn)，其光穩(wěn)定性良好。此外，還研究了光催化過(guò)程中銅綠微囊藻生理特性的變化情況。猝滅實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超氧自由基(·O₂⁻ ) 光生空穴（h⁺）是主要的反應(yīng)活性物質(zhì)。最后，提出了銅綠微囊藻可能的滅活機(jī)制。總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究為Z異質(zhì)結(jié)核殼光催化劑有效去除富營(yíng)養(yǎng)化水體中的藻類污染物提供了新的見解。

5、中文標(biāo)題：對(duì)苯二甲酸修飾的TiO₂ 用于通過(guò)配體-金屬電荷轉(zhuǎn)移 (LMCT) 介導(dǎo)的可見光驅(qū)動(dòng)光催化
引自：Xc A , Xin P A , Ljb C , et al. Terephthalate acid decorated TiO₂ for visible light driven photocatalysis mediated via ligand-to-metal charge transfer (LMCT)[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 603.
通過(guò)對(duì)苯二甲酸（TPA）和二氧化鈦（TiO₂）之間的化學(xué)鍵合，開發(fā)了一種新型的對(duì)苯二甲酸（TPA）和二氧化鈦體系TPA上的−COOH組和水熱條件下TiO₂表面的−OH基團(tuán)。采用XRD、FTIR、XPS、TEM、紫外-可見吸收光譜等方法研究了TiO₂-TPA的結(jié)晶、形貌和光化學(xué)性質(zhì)。所制備的TiO₂-TPA納米粒子通過(guò)配體-金屬電荷轉(zhuǎn)移（LMCT）機(jī)制在可見光下表現(xiàn)出優(yōu)異的光活性。盡管TPA經(jīng)常被用作鈦-有機(jī)框架的配體，但還沒(méi)有關(guān)于TiO₂-TPA能夠形成LMCT復(fù)合物的報(bào)道。優(yōu)化后的TiO₂-TPA（摩爾比為0.5）復(fù)合材料的光降解性能優(yōu)于TiO₂。在60min內(nèi)，羅丹明B（RhB）的去除率為94.10%，是純TiO₂（3.34%）的31.3倍。結(jié)果表明，TiO₂和TPA具有很強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)。具體而言，TPA改性復(fù)合材料在可見光范圍內(nèi)表現(xiàn)出較小的帶隙和較強(qiáng)的光響應(yīng)。同時(shí)，TPA向TiO₂的電荷轉(zhuǎn)移降低了電子空穴的復(fù)合速率。

6、用于太陽(yáng)能制氫和水凈化的g-C₃N₄修飾的分級(jí)TiO₂球體納米復(fù)合材料
引自：Induja M.Sundaram，Sivaprakash Kalimuthu，Gomathi Priya P,etc.Hierarchical TiO₂ spheroids decorated g-C₃N₄ nanocomposite for solar driven hydrogen production and water depollution. Applied International Journal of Hydrogen Energy Volume 47, Issue 6, 19 January 2022, Pages 3709-3721.

圖4 圖文摘要

通過(guò)熱冷凝工藝，成功地開發(fā)出了一種以g-C₃N₄納米片修飾的新型分級(jí)TiO2球體，用于高效太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的析氫和水凈化光催化劑。實(shí)驗(yàn)研究了所制備的納米復(fù)合材料在太陽(yáng)光照射下的光催化分解水和降解有機(jī)污染物的行為。發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合材料中TiO2球體與g-C3N4的最佳比例為1:10，所得復(fù)合材料具有約286μmol h^-1g^-1的優(yōu)異光催化制氫性能，分別是純TiO₂和g-C₃N₄的3.4倍和2.3倍。該復(fù)合材料優(yōu)異的光催化性能可歸因于形成的TiO₂/g-C₃N₄納米復(fù)合材料中TiO₂球體與g-C₃N₄納米片之間的有效電子-空穴對(duì)分離和界面接觸。這項(xiàng)工作為構(gòu)建高效的Z型TiO₂/g-C₃N₄納米復(fù)合材料提供了新的見解，該復(fù)合材料可用于太陽(yáng)能光催化劑，用于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換、太陽(yáng)能燃料和其他環(huán)境應(yīng)用。

7、中文標(biāo)題：TC4鈦合金上的混合TiO₂/AgNPs/g-C₃N₄納米復(fù)合涂層在全光譜光下增強(qiáng)協(xié)同抗菌效果
引自：Xi. Raoa,b,∗, L. Dua,b, J.J. Zhaoa,b, X.D. Tana, Y.X. Fanga,b, L.Q. Xua,b, Y.P. Zhanga,∗ , Hybrid TiO₂/AgNPs/g-C₃N₄ nanocomposite coatings on TC4 titanium alloy for enhanced synergistic antibacterial effect under full spectrum light. Journal of Materials Science & Technology

圖5 圖文摘要
采用水熱法和煅燒法在TC4合金上構(gòu)建了TiO₂/AgNPs/g-C₃N₄雜化納米復(fù)合涂層。與鈦合金相比，TiO₂/AgNPs/g-C₃N₄納米復(fù)合涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性。異質(zhì)結(jié)表面和界面上微量AgNPs的存在可以進(jìn)一步增強(qiáng)光生電子/空穴對(duì)的轉(zhuǎn)移和分離，大大提高了全光譜光下的抗菌性能。TiO₂和g-C₃N₄價(jià)帶上的空穴與吸附的H₂O反應(yīng)生成•OH，在光照下通過(guò)光催化氧化還原反應(yīng)殺死細(xì)菌，而釋放的AgNPs在光照或不光照下均表現(xiàn)出抑菌效果。該研究為進(jìn)一步提高異質(zhì)結(jié)涂層的抗菌性能和保持基體材料的生物相容性提供了涂層改性的途徑。

8、中文標(biāo)題：防治富營(yíng)養(yǎng)化的生態(tài)工程工具的首要地位：生態(tài)水文評(píng)估途徑
引自： Bishal Paul , Satya Sundar Bhattacharya , Nayanmoni Gogoi , Primacy of ecological engineering tools for combating eutrophication: An ecohydrological assessment pathway, Science of the Total Environment 762(2021)143171.

圖6：圖文摘要
淡水水體富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致地球生物資源流失，加劇氣候變化，從而引起重大環(huán)境問(wèn)題。內(nèi)源和外源養(yǎng)分富集都是造成富營(yíng)養(yǎng)化的原因。在世界范圍內(nèi)進(jìn)行的大量監(jiān)測(cè)和管理研究產(chǎn)生了高水平的技術(shù)創(chuàng)新。這些研究逐步證實(shí)了生態(tài)水文和生態(tài)工程方法的重要性。然而，對(duì)如此龐大的學(xué)術(shù)成果提出可行建議的全面而有見地的評(píng)論卻很少。因此，我們的主要目標(biāo)是引入富營(yíng)養(yǎng)化作為生態(tài)水文組成部分的新視角，以發(fā)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化水體監(jiān)測(cè)和修復(fù)的所有可能性。此外，本研究還對(duì)各種富營(yíng)養(yǎng)化治理方法進(jìn)行了批判性分析( 物理、生物、化學(xué)和生態(tài)工程 )。運(yùn)用Scopus、GoogleScholar、PubMed、ScienceDirect等搜索引擎對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行了全面的調(diào)查，利用有意義的關(guān)鍵詞獲取了淡水水體富營(yíng)養(yǎng)化生態(tài)水文評(píng)價(jià)方法的可靠信息。根據(jù)我們的調(diào)查，在2010-2020 的十年時(shí)間里，生態(tài)水文研究多元化為概念知識(shí)（37.2%）、評(píng)估（32.6%）、氣候變化（9.3%）、藻類/藍(lán)藻毒素（7%）、工程和修復(fù)（7%）、建模（4.6%）和生物多樣性 (2.3%)。隨著時(shí)間的推移，我們已經(jīng)確定了修復(fù)方法從傳統(tǒng)技術(shù)向現(xiàn)代技術(shù)轉(zhuǎn)變的明顯趨勢(shì)。這篇綜述承認(rèn)了一系列生物物理化學(xué)和生態(tài)工程技術(shù)，這些技術(shù)在時(shí)間、成本和勞動(dòng)力方面非常有效，對(duì)改進(jìn)結(jié)果有很大的幫助。

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