雙良環(huán)境最新科研動態(tài)(2022-05)

2022-05-01 15:16:45 0 雙良環(huán)境

1、中文標題：光催化和生物降解的緊密耦合有效地同時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，對生態(tài)環(huán)境構成潛在風險。在這項研究中，制備了一個由 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。結果顯示，ICPB系統(tǒng)能夠同時去除96.27 ± 5.27% 的 SMX和86.57 ± 3.06%的COD，這個系統(tǒng)比單獨利用光催化法(SMX 100%, COD 4.2 ± 0.74%) 和單獨利用生物降解法(SMX 42.21 ± 0.86%, COD 95.1 ± 0.18%)去除更有優(yōu)勢。ICPB系統(tǒng)中去除SMX的貢獻由大到小包括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的初始濃度高會抑制 SMX去除率，而增加光催化劑用量會加快 SMX去除率，兩者對COD去除率均無影響。我們對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構保持穩(wěn)定，其中Nakamurella和Raoultella是生物膜的兩個優(yōu)勢屬。這項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、中文標題：光催化強化混凝去除銅綠微囊藻細胞內有機物的效率及機理
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），藍線表示不含復合物的光解結果已添加。（b）處理結束時的總體去除效率。（對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氧化工藝，為控制湖泊或水庫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胞上，而忽略了分泌物的釋放特別是細胞內的有機物（IOM）。在此，通過固定相預光催化與新型Bi₂O₃-TiO₂/PAC復合物（粉末活性炭負載的Bi摻雜TiO₂納米復合物）的組合過程，然后用硫酸鋁（AS）混凝劑強化混凝，研究了銅綠微囊藻IOM的去除效率和機理。優(yōu)化的光催化和混凝（PC）處理增強了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和組成部分，而單獨混凝表現(xiàn)出對高分子量生物聚合物和蛋白質物質良好的去除。預光催化與隨后的混凝作用互補，可有效去除蛋白質物質和分餾去除0.5–1 kDa中分子量物質。產生的絮體表明Bi₂O₃-TiO₂/PAC吸附IOM作為絮凝核心提高了混凝性能。此外結果表明，組合PC工藝在不破壞細胞完整性的前提下，對共存的藻類污染有很好的去除效果，并將藻類細胞的去除率從單獨混凝的26%提高到61%。因此，這種工藝是去除銅綠微囊藻IOM和控制藍藻水華的有效方法。

3、中文標題：在流化床反應器中使用海藻酸鈉固定微生物強化生物廢水處理
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

在這項研究中，將一個從常規(guī)廢水處理廠的活性污泥法中分離出來的微生物群落在污水中污染物的生物降解時以海藻酸鈉（SA）作為載體材料進行固定。500ml的活性污泥法被固定在SA珠中(質量濃度為25g/l)。對制得的SA微球進行了表征，并將其放入流化床反應器中培養(yǎng)，經處理后再進行表征。首先測定了固定化微生物對生活污水中有機物(以化學需氧量表示)和總磷的降解效率，12小時后分別達到71% 和93% ，然后在模擬紡織廢水的條件下，測定了固定化微生物對堿性藍9（BB9）染料的降解效果。實驗結果表明，在兩小時后發(fā)現(xiàn)對BB9的降解效果效率高達99.5 %。SA固定化微生物被認為是處理城市和工業(yè)廢水的一種環(huán)境友善和經濟的替代方法。
4、中文標題：合成可見光催化性能的Z異質結Ag₃PO₄@聚苯胺核殼納米復合材料，并探究其對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
大量藍藻水華的頻繁發(fā)生對水生生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構成了嚴重威脅。本文，采用化學吸附法合成了一種新的Z異質結Ag₃PO₄@PANI核殼型光催化材料，并用于銅綠微囊藻失活的試驗。通過XRD、TEM、XPS、ATR-FTIR、NMR、UV-vis等對所制備樣品的晶體結構、形貌、化學狀態(tài)和光學性質進行了表征。Ag₃PO₄@PANI當PANI質量分數(shù)為10%時，在3小時可見光照射下，其光催化除藻性能最佳，葉綠素a降解率為99.2%，經過三次重復循環(huán)實驗，其光穩(wěn)定性良好。此外，還研究了光催化過程中銅綠微囊藻生理特性的變化情況。猝滅實驗結果表明，超氧自由基(·O₂⁻ ) 光生空穴（h⁺）是主要的反應活性物質。最后，提出了銅綠微囊藻可能的滅活機制?？偟膩碚f，這項研究為Z異質結核殼光催化劑有效去除富營養(yǎng)化水體中的藻類污染物提供了新的見解。

5、中文標題：對苯二甲酸修飾的TiO₂ 用于通過配體-金屬電荷轉移 (LMCT) 介導的可見光驅動光催化
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.
通過對苯二甲酸（TPA）和二氧化鈦（TiO₂）之間的化學鍵合，開發(fā)了一種新型的對苯二甲酸（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。采用XRD、FTIR、XPS、TEM、紫外-可見吸收光譜等方法研究了TiO₂-TPA的結晶、形貌和光化學性質。所制備的TiO₂-TPA納米粒子通過配體-金屬電荷轉移（LMCT）機制在可見光下表現(xiàn)出優(yōu)異的光活性。盡管TPA經常被用作鈦-有機框架的配體，但還沒有關于TiO₂-TPA能夠形成LMCT復合物的報道。優(yōu)化后的TiO₂-TPA（摩爾比為0.5）復合材料的光降解性能優(yōu)于TiO₂。在60min內，羅丹明B（RhB）的去除率為94.10%，是純TiO₂（3.34%）的31.3倍。結果表明，TiO₂和TPA具有很強的協(xié)同效應。具體而言，TPA改性復合材料在可見光范圍內表現(xiàn)出較小的帶隙和較強的光響應。同時，TPA向TiO₂的電荷轉移降低了電子空穴的復合速率。

6、用于太陽能制氫和水凈化的g-C₃N₄修飾的分級TiO₂球體納米復合材料
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TiO2球體，用于高效太陽能驅動的析氫和水凈化光催化劑。實驗研究了所制備的納米復合材料在太陽光照射下的光催化分解水和降解有機污染物的行為。發(fā)現(xiàn)納米復合材料中TiO2球體與g-C3N4的最佳比例為1:10，所得復合材料具有約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納米復合材料中TiO₂球體與g-C₃N₄納米片之間的有效電子-空穴對分離和界面接觸。這項工作為構建高效的Z型TiO₂/g-C₃N₄納米復合材料提供了新的見解，該復合材料可用于太陽能光催化劑，用于太陽能轉換、太陽能燃料和其他環(huán)境應用。

7、中文標題：TC4鈦合金上的混合TiO₂/AgNPs/g-C₃N₄納米復合涂層在全光譜光下增強協(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合金上構建了TiO₂/AgNPs/g-C₃N₄雜化納米復合涂層。與鈦合金相比，TiO₂/AgNPs/g-C₃N₄納米復合涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性。異質結表面和界面上微量AgNPs的存在可以進一步增強光生電子/空穴對的轉移和分離，大大提高了全光譜光下的抗菌性能。TiO₂和g-C₃N₄價帶上的空穴與吸附的H₂O反應生成•OH，在光照下通過光催化氧化還原反應殺死細菌，而釋放的AgNPs在光照或不光照下均表現(xiàn)出抑菌效果。該研究為進一步提高異質結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、中文標題：防治富營養(yǎng)化的生態(tài)工程工具的首要地位：生態(tài)水文評估途徑
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
淡水水體富營養(yǎng)化導致地球生物資源流失，加劇氣候變化，從而引起重大環(huán)境問題。內源和外源養(yǎng)分富集都是造成富營養(yǎng)化的原因。在世界范圍內進行的大量監(jiān)測和管理研究產生了高水平的技術創(chuàng)新。這些研究逐步證實了生態(tài)水文和生態(tài)工程方法的重要性。然而，對如此龐大的學術成果提出可行建議的全面而有見地的評論卻很少。因此，我們的主要目標是引入富營養(yǎng)化作為生態(tài)水文組成部分的新視角，以發(fā)現(xiàn)富營養(yǎng)化水體監(jiān)測和修復的所有可能性。此外，本研究還對各種富營養(yǎng)化治理方法進行了批判性分析( 物理、生物、化學和生態(tài)工程 )。運用Scopus、GoogleScholar、PubMed、ScienceDirect等搜索引擎對文獻進行了全面的調查，利用有意義的關鍵詞獲取了淡水水體富營養(yǎng)化生態(tài)水文評價方法的可靠信息。根據(jù)我們的調查，在2010-2020 的十年時間里，生態(tài)水文研究多元化為概念知識（37.2%）、評估（32.6%）、氣候變化（9.3%）、藻類/藍藻毒素（7%）、工程和修復（7%）、建模（4.6%）和生物多樣性 (2.3%)。隨著時間的推移，我們已經確定了修復方法從傳統(tǒng)技術向現(xiàn)代技術轉變的明顯趨勢。這篇綜述承認了一系列生物物理化學和生態(tài)工程技術，這些技術在時間、成本和勞動力方面非常有效，對改進結果有很大的幫助。