双良环境最新科研动态(2022-08)

2022-09-05 15:05:08 0 双良环境

1. 中文标题：原位合成具有增强可见光响应光催化性能的Ag₃PO₄ / C₃N₅Z型异质结用于抗生素的去除

引自：In situ synthesis of Ag₃PO₄/C₃N₅Z-scheme heterojunctions with enhanced visible-light-responsive photocatalytic performance for antibiotics removal, Science of the Total Environment, Volume 754, 1 February 2021, 141926.

含抗生素废水引起的环境污染越来越受到关注。考虑到银基光催化剂优越的光催化性能和光腐蚀问题，需要构建具有高光稳定性的银基光催化剂。本文针对盐酸四环素( TCH )的去除，合理设计并制备了一系列具有Z-型带排列的Ag₃PO₄ / C₃N₅纳米复合材料。采用多种表征方法，系统地研究了所制备光催化剂的相结构、形貌和微观结构、光学性能、表面化学状态以及光催化性能。与单一组分相比，所制备的Ag₃PO₄ / C₃N₅纳米复合材料在去除TCH方面表现出优越的光催化活性和光化学稳定性，同时光催化性能并未随着Ag₃PO₄用量的增加而提高。考察并验证了可能的光催化机理( Z-方案机理)。Ag₃PO₄和C₃N₅之间形成的Z型异质结是光催化活性增强的主要原因。

2.中文标题：在可见光下增强半导体材料与非光合微生物之间的界面电子转移
引自：Yidi Li,Xiaochun Tian,Lixiang Chen,et.al.Enhanced interfacial electron transfer between semiconductor and non-photosynthetic microorganism under visible light[J].Bioelectrochemistry ,Volume 147, October 2022, 108195.
最近研究显示，在可见光下非光合微生物-半导体在生物燃料生产、生物能源生产和污染物去除等方面有广泛的应用前景。然而，对生物-非生物界面的电子转移机制的理解是有限的。在此，构建了混合培养/氮化碳和纯培养（Stenotrophomonas maltophilia HP14）/氮化碳，以揭示可见光下的能量转换途径。在生物-非生物界面上观察到电子转移的增强。实验组添加了核黄素的非光合细菌S.maltophilia HP14/g-C₃N₄/ITO的光电流是对照组g-C₃N₄/ITO的10.2倍。S.maltophilia HP14作为电子供体将生物电子转移到自身分泌的核黄素和半导体的价带上。核黄素（RF）接受生物电子和光生电子形成 1,5-二氢黄素（RFH₂）。而1,5-二氢黄素（RFH₂）能够将电子转移到氮化碳的价带并再次转变为核黄素（RF）。然而，核黄素在可见光的照射下不稳定，可能导致光电流降低。该研究证明了氧化还原活性化合物在微生物-半导体界面的作用，并描述了非光合微生物捕获和利用可见光的可能性。

3. 中文标题：AgCl/ZnO/g-C₃N₄复合材料可见光催化处理制药废水中盐酸四环素(TC-HCl)的工艺与机理
引自：Chenman Ding, Qiurong Zhu, Bei Yang, etl. Efficient photocatalysis of tetracycline hydrochloride (TC-HCl) from pharmaceutical wastewater using AgCl/ZnO/g-C₃N₄ composite under visible light: Process and mechanisms. journal of environmental sciences 126 (2023) 249–262.
结合煅烧、水热反应和原位沉积工艺制备了可见光活化的三元复合催化剂AgCl/ZnO/g-C₃N₄，在可见光下处理制药废水中盐酸四环素(TC-HCl)。采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRS)、x射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、x射线光电子能谱(XPS)和瞬态光电流技术对其形貌、结构、电学和光学特性进行了表征。所有的分析都证实了AgCl/ZnO之间形成了异质结结构。与纯ZnO和g-C₃N₄相比，g-C₃N₄显著增加了电子空穴转移和分离。因此，在可见光照射下，AgCl/ZnO/g-C₃N₄在TC-HCl测试中表现出较好的光催化活性(去除率超过90%)。该复合材料在连续4次反应后仍能保持其光催化稳定性。捕集实验表明，过氧化氢(H₂O₂)和超氧自由基(·O₂)对降解过程的贡献大于空穴(h+)和羟基自由基(·OH)。采用液相色谱-质谱(LC-MS)表征TC-HCl的潜在降解途径。AgCl/ZnO/gC₃N₄复合材料对实际制药废水的适用性和处理潜力表明，该复合材料对TC-HCl、化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)的去除率分别为81.7%、71.4%和69.0%。AgCl/ZnO/g-C₃N₄是一种很有前景的关键光催化剂，可用于工业废水中难降解的持久性污染物的降解。

4. 中文标题：采用嗜酸氧化硫硫杆菌生物浸出法回收城市污水处理污泥中的磷
引自： Lee Y , Sethurajan M , Vossenberg J , et al. Recovery of phosphorus from municipal wastewater treatment sludge through bioleaching using Acidithiobacillus thiooxidans. Journal of Environmental Management, 2020, 270:110818.
传统的污水处理厂会去除污水污泥中捕获的磷。人们越来越注重能够回收和循环利用磷的工艺途径。目前正在研究的工艺之一是用酸浸法对磷进行回收。此法需要大量的化学添加剂，但可以通过微生物刺激酸化来避免。本研究采用嗜酸氧化硫硫杆菌研究了生物硫酸对污水污泥中磷的浸出。通过改变硫的补充量和固液比来研究这些因素如何影响磷的浸出率。对污水污泥和热处理污泥进行了硫酸化学浸出，并与污水污泥生物浸出进行了比较。从比利时根特和荷兰代尔夫特的污水处理厂收集了污水污泥样本。采用摇瓶技术在实验室进行了生物浸出和化学浸出，并采用单因素方差分析统计检验确定了磷的最高浸出率和浸出时间。氧化硫杆菌产生的生物硫酸从两个污泥样品中提取磷。从根特样品中观察到的17天的最高磷浸出率为48±0%，从代尔夫特样品中的27天的最高浸出率为57±4%，硫补充量为5.0%，固液比为1.0%。化学浸出比生物浸出时间短，但浸出率较低，即根特样品4小时浸出率为41±1%，代尔夫特样品1小时浸出率44±1%，热处理根特样品1 h浸出率为48±1%，而热处理代尔夫特样品4 h浸出率51±2%。在磷的生物浸出过程中，前期阶段观察到pH值升高，这抑制了氧化硫杆菌的活性，从而增加了磷的浸出时间。本研究表明，要有效地提取磷，需要为氧化硫杆菌创造条件以克服污水污泥的酸中和能力。

5. 中文标题：Ni-MXene 光阴极协同降解光电催化微生物燃料电池中的氯霉素
引自：Xia Hu, Jiangzhou Qin, Yubao Wang, et al. Synergic degradation Chloramphenicol in photo-electrocatalytic microbial fuel cell over Ni/MXene photocathode[J]. Journal of Colloid and Inte-rface Science 628 (2022) 327–337.

具有危害性和毒性的氯霉素(CAP)过度使用已成为日益严重的环境问题。一种新型方法得到验证，采用光催化与微生物燃料电池(Photo-MFC)耦合，在Ni/MXene光阴极上提高了对CAP的降解效率。结果表明，在最佳条件下36h(pH = 2)后，CAP的最佳降解率可达82.62% (初始浓度为30mg/L)。基于密度泛函理论(DFT)计算和高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)分析，推测光敏MFC在Ni/MXene光电极上降解CAP的机理是破坏两个不对称中心和硝基，包括加氢脱氯、硝基还原反应、羟基化反应、CAN键断裂和苯环开环反应。最后，对降解产物进行生态毒性评价，结果表明由Ni/MXene演变的光-MFC 体系中，CAP的降解呈现出明显的低毒性趋势。

6. MOF衍生的Ti³⁺-和分布在碳基质中的氧空位掺杂锐钛矿/金红石TiO₂光催化去除抗生素
引自：Xiangyan Chen，Xin Peng，Longbo Jiang , etc. Photocatalytic removal of antibiotics by MOF-derived Ti³⁺- and oxygen vacancy-doped anatase/rutile TiO₂ distributed in a carbon matrix. Applied Chemical Engineering Journal Volume 427, 1 January 2022, 130945.

生态系统中的抗生素残留是一个亟待解决的环境问题。开发高效的绿色光催化剂是去除抗生素的一个有吸引力的选择。在这项工作中，钛金属有机骨架（Ti-MOF）在空气气氛中煅烧以获得分布在碳基质中的Ti³⁺-和氧空位（Ov）掺杂的锐钛矿和金红石异质结TiO₂（A/R-TiO₂）。通过XPS、UV-Vis、ESR等表征，证明异质结TiO₂中存在Ti³⁺-和Ov。Ti³⁺- 和 Ov 掺杂的 A/R-TiO₂的表征结果表现出扩大的可见光吸收和增强的电荷载体分离。最佳Ti-MOF衍生材料对四环素（TC）的光催化降解效率达到87.03%，在60 min内对金霉素（CTC）的降解率达到78.91%。研究水基质对 TC 去除率的影响发现，河水对 TC 的去除率最高（70.76%），其次是自来水（66.37%）、湖水（61.19%）和医院废水（ 52.68%）。这表明碳包覆的Ti³⁺- 和Ov 掺杂的A/R-TiO₂对抗生素的降解是有效的。此外，Ti-MOF热解形成的碳涂层作为阻挡层可以防止Ti³⁺的氧化，Ov使制备的材料具有良好的稳定性和重复性。在这项工作中，空穴（h+）和超氧自由基（•O^2-）是在降解系统中起主要作用的活性物质，而羟基自由基（•OH）的影响很小。

7. 中文标题：制备具有优异光催化和自清洁性能的Ag/CNQDs/g-C₃N₄-PVDF光催化复合膜
引自：Chen Li, Tianyi Sun, Guohui Yi, Dashuai Zhang et al. 2022 Published by Elsevier.
通过真空过滤交联制备了由Ag/CNQDs/g-C₃N₄和PVDF膜组成的高效可见光驱动光催化膜。这种新型光催化膜具有优良的光催化降解性能和光催化自清洁性能。Ag/CNQDs/g-C₃N₄光催化剂包覆量为10 mg时，对诺氟沙星(NOR)具有最高的光催化降解性能，准一级动力学常数(k)值为0.0138 min-1。而且，还讨论了光催化反应的机理。此外，以牛血清白蛋白(BSA)为模拟污染物，评价Ag/CNQDs/g-C₃N₄-PVDF复合膜的自清洁性能。经BSA污染后，复合膜的水通量从3880 L (m² h)−1下降到800 L (m² h)−1。Ag/CNQDs/g-C₃N₄-PVDF光催化复合膜的最大水通量在可见光照射90 min内恢复了87%（3360 L（m² h）-1），表明Ag/CNQDs/g -C₃N₄-PVDF光催化复合膜具有优异的自洁性能。

8. 中文标题：悬浮物中氮和磷的形态：以中国蠡湖为例
引自：Forms of Nitrogen and Phosphorus in Suspended Solids: A Case Study of Lihu Lake, China. Li Jialu，Zuo Qiting. Sustainability, 2020, 12(12):5026.
悬浮物是湖泊生态系统的重要组成部分，其氮、磷含量对水质有重要影响。然而，关于悬浮固体中氮和磷形态所知甚少。因此，在蠡湖（中国）进行了一项案例研究，该湖具有悬浮固体含量高的特点。通过顺序萃取法分析了悬浮固体中氮和磷的形态。我们还评估了各种氮、磷形态的来源及其对水体富营养化的影响。总氮（TN）含量为758.9-3098.1 mg/kg。此外，研究区域悬浮固体中各种氮形态的比例排列如下：可水解氮（HN）>残余氮（RN）>可交换氮（EN）。总磷（TP）在294.8至1066.4 mg/kg之间，其中58.6%为无机磷（IP），钙结合无机磷（Ca-Pi）是无机磷的主要形式。不同氮磷形态之间的相关性表明，整个太湖中悬浮氮磷的来源不同。水质指标的相关分析和表层沉积物的对比分析表明，蠡湖水体中的溶解氮和磷含量受沉积物的扩散影响，而颗粒磷含量受悬浮物的吸附影响；然而，由于悬浮固体中的磷含量较高，我们应更加注意悬浮固体的影响。