双良环境最新科研动态(2022-07)

1.具有优异光催化活性和可回收性的超亲水多孔纳米纤维膜用于可见光照射下的废水修复 引自：Yuanting Xu，Dandan Yuan，Yetong Guo,etc.Superhydrophilic and polyporous nanofibrous membrane with excellent photocatalytic activity and recyclability for wastewater remediation under visible light irradiation.Applied Chemical Engineering Journal Volume 427, 1 January 2022, 131685. GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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图1 图文摘要GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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近年来，通过光催化对有机污染物进行环境友好降解的废水修复技术引起了人们越来越多的关注。然而，由于光利用率低、亲水性差、易聚集和难以回收粉末光催化材料等，使得这种有前途的技术的处理效率不能令人满意。在本研究中，我们通过负载改性光催化剂和在静电纺丝纳米纤维中构建亲水通道，开发了一种设计超亲水性多孔纳米纤维膜的通用策略，该膜具有优异的光催化活性和优异的可回收性。首先合成了同时引入硼掺杂和缺氮结构的新型石墨氮化碳光催化剂（B-C₃N₄），然后与聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）共混，通过静电纺丝技术制备复合纳米纤维膜。通过简单的水萃取过程去除PVP，获得了高度多孔和超亲水的纳米纤维膜（PBCN）。纳米纤维中存在的介孔和通道可以促进污染物分子的扩散，暴露出更多的B-C₃N₄光催化位点，最终提高光催化活性。特别是，由于PBCN中残留PVP的不断去除，它在重复利用过程中持续增强了可再利用性，优于大多数传统废水修复材料。在这项工作中，我们不仅制备了用于光催化降解各种有机污染物的超亲水、多孔和可见光响应纳米纤维膜，还介绍了一种设计先进纳米纤维材料的新方法，用于环境修复中的各种催化、吸附和分离应用。GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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  2.利用可见LED光照射的新型连续微柱光反应器强化光催化废水处理 引自：Hamid Kazemi Hakki，Somaiyeh Allahyari.Intensification of photocatalytic wastewater treatment using a novel continuous microcapillary photoreactor irradiated by visible LED lights.Applied Chemical Engineering and Processing - Process Intensification Volume 175, May 2022, 108937.GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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图2 图文摘要GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
本文提出了一种新型的多微柱光反应器，用两块透明的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）板在60 W可见LED贴片灯的照射下，以强化甲基橙（MO）的降解。将酞菁铜掺杂的Bi₂O₃-ZnO纳米光催化剂（CuPc-Bi₂O₃-ZnO）涂覆在微柱的内壁上。XRD和FESEM-EDX分析证实，酞菁铜、Bi₂O₃和ZnO纳米粒子在微毛细管内壁上高度分散，尺寸约为41 nm。DRS分析表明，铜掺杂导致光吸收区红移，带隙能量降低至2.68 eV。制造的强化微型光反应器的光催化时空产率为 3.74 × 10^-2m³废水/m³reactor.day.kW，而用于研究的间歇式光反应器为 7.5 × 10^-6m³废水/m³reactor.day.kW，低 4 个数量级，管式流动光反应器为2.17 × 10^-2m³废水/m³reactor.day.kW，揭示了工艺强化对 MO 光催化降解效率的积极影响。在所制备的强化微光反应器、所研究的间歇式光反应器和管流光反应器中，钼的降解百分比分别为90.83%、58.6%和65.33%。对微毛细管长度（30，45，60 mm）和直径（400，850μm）的影响的研究表明，钼转化率从94.19%（30 mm长，850μm直径）下降到58.01%（45 mm长，400μm直径），因为根据激光分析和 COMSOL 模拟，管子变窄和伸长，导致光子损失、压降和管内湍流增加。GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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3. 氮空位和Fe₂P助催化剂在石墨氮化碳上的协同作用促进光催化CO₂转化GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
引自：Xiangli Shi,Pengfei An,Qiong Zhang,et al.Synergy of nitrogen vacancies and Fe₂P cocatalyst on graphitic carbon nitride for boosting photocatalytic CO₂ conversion[J].Chemical Engineering Journal,Volume 446, Part 2, 15 October 2022, 137096GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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图3 图文GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
摘要光催化 CO₂ 转化为增值化学品是一种解决能源危机和环境污染的有前景的策略，但是能够开发出将CO₂有效地、有选择性地转化为理想产品且具有成本效益的光催化剂仍然是一个巨大的挑战。在此，我们构建了一种将改良的g-C₃N₄ 纳米片杂化光催化剂 (Fe₂P/NVsCN)负载在氮空位 (NVs) 表面上的Fe₂P纳米颗粒 ，用于将CO₂光催化转化为CO。 由于NVs能形成能隙带可以显著提高可见光吸收，而金属Fe₂P作为助催化剂有利于促进光生电子的分离和迁移，阻碍副反应，从而提高活性和选择性。通过调整 Fe₂P 和 NVsCN 的比例，在可见光下，样品浓度20%-Fe₂P/NVsCN(1:5)时为最佳比例，CO的释放效率为22.48 µmol/g/h，选择性为 97.5%，效果明显，这优于大多数已报道的基于g-C₃N₄ 的光催化剂。此外，由于电子的及时消耗，这种光催化剂还表现出良好的稳定性，并在20小时内保持稳定的CO释放速率。这项工作通过协同调节表面空位和助催化剂，为设计和构建具有高选择性的活性光催化剂开辟了新天地。GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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4. 中文标题：生物铝基磷灭活剂（BA-PIA）对氮和磷的去除效果和机理GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
引自：Yichao Wang, Shuai Yuan , et al. Removal efficacy and mechanism of nitrogen and phosphorus by biological aluminum-based P-inactivation agent (BA-PIA)[J]. Journal of Environmental Science, 2023, I27:87-96.GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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图4.1不同系统中NH₄⁺-N的变化（BA-PIA：生物铝基P-灭活剂、Al-PIA：铝基P-灭活剂）GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
图4.2不同系统中TN的变化GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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   图4.3不同系统中TP的变化GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
本研究采用铝基P-灭活剂（Al-PIA）作为高效微生物载体，通过人工曝气制备生物铝基P-灭活剂（BA-PIA）。实验室通过静态实验研究了BA-PIA对水中降氮除磷作用。采用物理化学方法和同位素示踪法分析了氮磷的去除机理。高通量测序技术用于分析在BA-PIA系统中特征的细菌属。进行了脱氮除磷实验30天，通过BA-PIA系统对NH₄⁺-N、TN、TP的去除率分别为81.87%、66.08%和87.97%。BA-PIA的脱氮途径如下：硝化反应占59.0%（其中反硝化反应占56.4%），微生物同化占18.1%，未反应部分占22.9%。BA-PIA系统中的特征细菌为链霉菌、诺卡氏菌、糖多孢菌、亚硝基单胞菌和海洋杆菌。微生物的负载仅使Al-PIA的表面物理性质发生了变化（例如比表面积、孔体积和孔径），而不改变其表面化学性质。BA-PIA去除氮的机理是NH₄⁺-N通过硝化细菌转化为NO₂--N和NO₃--N，然后通过好氧反硝化细菌将其还原为氮气。磷的去除机理是BA-PIA的表面金属化合物（如铝）通过化学吸附（如配体交换）固定磷。因此，BA-PIA克服了Al-PIA仅具有除磷的能力，且具有较好的应用前景。GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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5. 中文标题：光催化和功能性细菌紧密耦合的系统增强了对1,2,3-和 1,3,5-三氯苯的降解GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
引自：Jue Wang, Jianhua Xiong, Qilin Feng, et al. Intimately co-upled photocatalysis and functional bacterial system enhanceGFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
degradation of 1,2,3- and 1,3,5-trichlorobenzene[J]. Journal of E-nvironmental Management 318 (2022) 115595.GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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图5 图文摘要GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
光催化与生物降解（ICPB）的紧密耦合被认为是一种降解难降解有机化合物的有效途径。本研究以具有苯降解能力的木霉菌结合活性污泥为生物源，甘蔗渣纤维素复合物为载体，在可见光诱导下，ICPB系统对三氯苯展现出了极好的降解和矿化能力。ICPB系统载体内的生物膜可以降解和矿化光催化产物。与单独光催化相比，ICPB对1,2,3-TCB和1,3,5-TCB的降解效率分别提高了12.43% 和4.67% 。ICPB载体内的生物膜可以矿化光催化产物，使矿化效率提高18.74%。通过对中间体的分析，发现1,2,3-TCB在该耦合体系中的降解主要是分步脱氯和开环过程。ICPB载体内的生物膜生长出许多Cutaneotrichosporon、木霉菌、Apiotrichum、Zoogloea,、Dechloromonas、土壤黄杆菌和贪铜菌，一些以可生物降解芳香烃和卤化物而闻名的微生物。将新型微生物种子加到以木霉菌为基础的ICPB系统内，为有效降解和矿化TCB提供了一种新型的、有潜力的方法。GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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6. 中文标题：溶解态有机磷的转化对水华的促进作用、砷酸盐的生物转化和微囊藻毒素的释放GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
引自Insights into the conversion of dissolved organic phosphorus favors algal bloom, arsenate biotransformation and microcystins release of Microcystis aeruginosa. Zhang Xiaoyan, Wang Zhenhong, Luo Zhuanxi, et al. Journal of Environmental Sciences , 2023, 125: 205-214GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
在溶解性有机磷(DOP)转化为无机磷(IP)的过程中，藻类繁殖和砷酸盐(As(V))在铜绿微囊藻(M. aeruginosa)中的变化研究较少。本文在铜绿微囊藻胞外多聚体分泌物(EPS)比例和不同浓度As(V)的条件下，研究了腺苷-5-三磷酸二钠盐(ATP)、β-甘油磷酸钠(βP)和D-葡萄糖-6-磷酸二钠盐(GP)3种典型DOP转化对铜绿微囊藻的影响。与IP相比，在不同DOP转化条件下，探索了铜绿微囊藻的藻类生长、As(V)生物转化和微囊藻毒素(MCs)的释放。结果表明，在没有添加EPS的情况下，三种DOP到IP的转化对藻类生长有利。与IP相比，在三种DOP转换的条件下促进了铜绿微囊藻的生长，随后导致潜在的藻类大量繁殖，特别是在砷(As)污染的水环境中。由于DOP转化条件下的细胞内As积累低于IP条件下的细胞内As积累，因此转DOP化后可以抑制铜绿微囊藻As的积累。铜绿微囊藻中As(V)的生物转化和MCs释放受到不同类型的不同DOP转化的影响。具体而言，在βP转化条件下，培养基中的二甲基胂(DMA)浓度和藻类细胞中的As(III)浓度得到提高，表明在βP转化过程中溶解的有机成分可以减少铜绿微囊藻中As(V)的含量，加速DMA释放。所获得的研究结果可以更好地理解蓝藻水华和不同DOP作为主要磷源的As生物转化。GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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7. 中文标题：Ag₂CO₃/BiOBr/CdS三元复合光催化剂的构建及其对四环素分子降解的可见光催化活性GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
引自：KaliyappanPeruma，ShajahanShanavas，TansirAhamad ，AnnamalaiKarthigeyan，PadmanabhanMurugakoothan1. Construction of Ag₂CO₃/BiOBr/CdS ternary composite photocatalyst with improved visible-light photocatalytic activity on tetracycline molecule degradation. Journal of Environmental Sciences Volume 125, March 2023, Pages 47-60GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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图6 图文摘要GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
光催化降解被认为是去除废水中抗生素药物污染物的最有效的方式。本研究采用水热法和沉淀法合成了ABC（Ag₂CO₃/BiOBr/CdS）复合光催化剂。ABC复合材料用于研究四环素（TC）在可见光照射下的降解活性。物理化学表征方法（例如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）、紫外-可见光谱（UV），光致发光（PL）和时间分辨光致发光（TRPL）清楚地表明，该复合材料已成功构建，能够增强加宽的可见光吸收，诱导电荷转移和电子-空穴对的分离效率。通过在水介质中光降解四环素来检测所有样品的光催化活性。ABC催化剂的光催化降解率在70min内可去除98.79%的TC，分别是Ag₂CO₃的1.5倍、BiOBr的1.28倍和BC催化剂的1.1倍。还研究了TC浓度、催化剂用量和初始pH值等操作参数对TC降解活性的影响。淬灭实验及电子顺磁共振（EPR）实验表明，在光催化过程中OH和O₂·−起着关键作用。此外，由于其组分之间的协同作用，催化剂在可重复使用性和稳定性测试中表现出良好的性能。在详细分析的基础上，提出了ABC复合材料中TC的降解机理。本研究将提供一种高效且可回收的光催化剂，用于去除抗生素水污染物。GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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8. 中文标题：采用TiO₂/ Ti界面反应法合成增强光催化活性的缺陷型TiO₂GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
引自： Qi Fugong，Yang Zhenwen，Qiu Qiwen，et al.Defective TiO₂ with  increased photocatalytic activity synthesized by the TiO₂/Ti interfacial reaction method[J].Surfaces and Interfaces Volume 30, 2022,101828GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
带隙较窄的缺陷型TiO₂有利于太阳能的最大化利用。本文通过分子动力学( MD )模拟得到了TiO₂ / Ti界面反应的原子尺度。研究发现，界面反应后，TiO₂中大量的氧向金属Ti中扩散，而金属Ti中有限的Ti原子向TiO₂中扩散，导致TiO₂中氧浓度降低，形成缺陷型TiO₂。在模拟结果的启发下，采用TiO₂ / Ti界面反应法高效合成了缺陷型TiO₂，并将其带隙从3.26 eV调制到2.54 eV。此外，计时电流测试表明，合成的缺陷型TiO₂具有优异的析氢光催化活性。因此，TiO₂ / Ti界面反应法是降低TiO₂禁带宽度、增强其光催化活性的有效途径。GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
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9. 中文标题：深入了解用于环境修复的负载二氧化钛光催化剂的可生物降解聚合物GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
引自：Nina Maria Ainali , Dimitrios Kalaronis , Eleni Evgenidou et al. Macromol 2021, 1, 201–233.GFy新型光催化网_水库治理_河道治理_水生态修复_水环境治理与修复_江苏双良环境科技有限公司
在过去的二十年里，众所周知的光催化剂二氧化钛 (TiO₂) 在几种聚合物基材上的固定化已经广泛普及，但是它限制了后处理分离阶段的需要。考虑到支持 TiO₂ 光催化剂的众多基材测试，使用可生物降解聚合物似乎是一个有希望的选择，因为它具有相当大的优点，包括灵活的性质、低廉的价格、化学惰性、机械稳定性和广泛的可行性。本综述重点关注最近发表的研究文章（2011-2021 年），展示了促进生态友好型可生物降解聚合物制造聚合物基光催化剂的最具创新性的研究，同时也对TiO₂/聚合物的制备细节、光催化性能和再利用光催化剂进行了讨论。本文研究可生物降解的聚合物包括壳聚糖 (CS)、纤维素、藻酸盐、淀粉、聚乳酸 (PLA)、聚己内酯 (PCL) 和聚丙交酯-乙交酯 (PLGA)，同时强调提供了光催化剂的合成途径（浸涂、静电纺丝等）。