Intensified, High-Rate Reductive Immobilization of Hexavalent Chromium

六价铬的强化、高速率还原固定化

基本信息

  • 批准号:
    10080796
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.46万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-10 至 2021-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary / Abstract Hexavalent chromium, or Cr(VI), is among the most widespread contaminants in water resources in the U.S. and around the world. Cr(VI) has been found in at least 1,127 of the 1,699 current or former National Priority List (NPL) sites, which have been identified by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) as the most serious hazardous waste sites in the nation and are the highest priority targets for long-term federal cleanup activities. Toxicological research has found that high concentrations of Cr(VI) can contribute to stomach cancers, kidney and liver damage, and reproductive harm. As a result, there is significant demand among water providers and managers of Superfund sites for innovative technologies to address Cr(VI) contamination in a cost-effective and environmentally sustainable manner. The lack of cost-effective technologies to reduce Cr(VI) levels in water are due to technical challenges associated with existing physical/chemical approaches, including high cost, the need for disposal of secondary waste streams, and performance that can be vulnerable to influent water geochemistry. Specifically, there is a need for new technologies to reliably reduce Cr(VI) to very low parts-per-billion levels with lower costs and less waste than existing physical or chemical treatment technologies. This project seeks to address this need through a novel combination of materials science and bacterial reductive immobilization. In contrast to conventional physical or chemical technologies, this new technology does not produce a hazardous secondary waste stream. Moreover, the proposed technology offers unique redox flexibility, which allows it to remain effective even while hydrogeological characteristics may change. These and other advantages help position the proposed technology as a highly effective ex-situ or in-situ treatment approach to achieve low concentrations of Cr(VI) in water. In the proposed project, a prototype of the proposed technology is developed through comprehensive kinetic studies under various operating conditions supported by whole-genome transcriptional studies. In addition to developing optimum parameters for the treatment system, the project will also provide insights into the unique physiology employed to achieve reductive immobilization of Cr(VI). Development of material composites to deploy a high density of the targeted culture proceeds in an iterative manner to ultimately select one composite to evaluate in a continuous-flow reactor study using both synthetic and actual contaminated groundwater. The outcome of this project will be the proof-of-concept of a new technology for efficient, environmentally friendly, and cost-effective Cr(VI) treatment. As a result, this project holds significant promise to provide a critically necessary tool for protecting and remediating drinking water supplies from chromium contamination, thus promoting public safety and environmental health.
项目摘要 /摘要 六价铬或CR(VI)是美国水资源中最广泛的污染物之一 世界各地。 CR(VI)至少在1,699个现有或以前的国家优先级中至少有1,127 (NPL)网站,已由美国环境保护署(EPA)确定为最严重的站点 全国有危险的废物站点是长期清理活动的最高优先目标。 毒理学研究发现,高浓度的CR(VI)可以导致胃癌,肾脏 和肝脏损害和生殖伤害。结果,水提供者和 创新技术的超级基金站点的经理,以解决成本效益和 环境可持续的方式。 缺乏降低水中CR(VI)水平的成本效益的技术是由于与技术挑战有关 使用现有的物理/化学方法,包括高成本,需要处置次要废物 溪流和性能很容易受到进水地球化学的影响。具体来说,需要 可靠地将CR(VI)降低到非常低的零件的新技术,成本较低,浪费较少 比现有的物理或化学处理技术。 该项目旨在通过材料科学和细菌还原的新型组合来满足这一需求 固定。与传统的物理或化学技术相反,这项新技术没有 产生危险的次要废物流。此外,提出的技术提供了独特的氧化还原灵活性, 即使水文地质特征可能会发生变化,它也可以保持有效。这些和其他 优势有助于将提议的技术定位为一种高效的现场或原位治疗方法 在水中实现低浓度的Cr(VI)。 在拟议的项目中,通过全面的动力学开发了拟议技术的原型 全基因组转录研究支持的各种操作条件下的研究。此外 为治疗系统开发最佳参数,该项目还将提供有关独特的见解 用于实现CR(VI)还原性固定的生理学。将材料复合材料的开发到 部署高密度的目标文化以迭代方式进行,以最终选择一种复合材料 在连续流动反应堆研究中使用合成和实际受污染的地下水进行评估。 该项目的结果将是一种新技术的概念,以实现高效,环保, 和具有成本效益的CR(VI)处理。结果,该项目具有巨大的希望 保护和补救饮用水供应免受铬污染的必要工具,因此 促进公共安全和环境健康。

项目成果

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