超声/多相-Fenton水处理体系中介孔金属氧化物的微界面作用机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51778374
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    59.0万
  • 负责人：
    李锦卫
  • 依托单位：
    深圳职业技术学院
  • 学科分类：
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The high concentration organic wastewater is high CODCr and stable, and contains a large number of refractory organic compounds and hazardous substances, which brings great difficulties to the treatment and threatens the human living environment seriously. They always treated by several advanced oxidation processes. In fact, excessive emissions often appear due to insufficient oxidation capacity of the advanced oxidation process. In this study, Several mesoporous materials, such as CuO/Al2O3, CuO/CeO2, Fe2O3/Al2O3, CuO/CeO2, Fe2O3/AC and CuO/AC were prepared via an evaporation-induced self-assembly process, characterized by SEM, FTIR, XRD and BET，and used as catalyst for cutting fluid wastewater treatment in the presence of H2O2. The effect of ultrasound assisted Fenton-like (US/Fenton-like) treatment on the remove of chemical oxygen demand（COD）of cutting fluid wastewater was also investigated in detail. The mechanism of COD elimination catalyzed by ultrasound assisted Fenton-like was also discussed in detail.
高浓度有机废水由于CODCr值高、稳定性强，极难处理，工业上常采用超声波强化多相Fenton、生物氧化等联合工艺对其进行处理。但是，实际工艺中常因多相Fenton氧化能力不足，导致排放不达标排放。因此，本项目拟针对高浓度有机废水处理工艺的超声波强化多相Fenton开展研究，以铁、铜氧化物为活性组分，Al2O3，CeO2及活性炭等为载体的介孔金属氧化物为多相催化剂，与H2O2构建多相Fenton氧化体系，介孔金属氧化物催化剂具有强化超声过程纳米气泡产生及催化多相Fenton双重作用。重点研究介孔复合材料及超声场对纳米气泡的产生与调控规律、多相与多相催化剂的构效关系，介孔纳米材料微界面上的反应、三相界面间的传质过程，以期阐明多相Fenton降解有机物的反应机理，以及超声波与多相Fenton体系协同作用机制，为该技术的实际应用奠定理论基础。

结项摘要

高浓度有机废水由于CODCr值高、稳定性强，极难处理，实际工艺中常因多相Fenton氧化能力不足，导致排放不达标排放。本项目针对高浓度有机废水处理工艺的超声波强化多相Fenton开展研究，采用超声波/介孔金属氧化物多相Fenton氧化体系处理难降解有机废水。.项目建立了CuO/Al2O3 、CuO/CeO2及CuCoOx等多种金属氧化物与多相Fenton氧化效能之间的构效关系，确定在上述反应双金属离子间存在明显协同作用，有效提高了变价金属的氧化还原效率；亚铜离子的存在对催化剂的氧化还原起到了决定性作用。在CuO/CeO2中负载，CeO2增加了氧空位，CeO2（200）的暴露晶面有利于催化活性的提高。双氯芬酸去除实验表明，CuO与CeO2之间存在协同效应，这可能是由于Cu与Ce之间产生更多的氧空位和电子相互作用所致。.针对多相Fenton高级氧化体系反应路径多变的问题，以硝基苯氧化为探针分子分析了其在Fenton反应体系中的氧化历程，明确了硝基苯在体系中的转化路径首先为硝基被还原成氨基，生成苯胺，苯胺直接开环或被羟基攻击生成4-氨基苯酚，由于羟基自由基的氧化作用而开环降解生成氨基类有机物；第二阶段：开链化合物进一步氧化降解生成水和二氧化碳。项目采用超声波联合多相Fenton氧化降解有机物，证实多孔材料对空化气泡的产生有明显作用，有利提高降解效率。.本项目研究结果在科学和工程上具有3点意义：（1）提出了介孔金属氧化物多相Fenton氧化体系对有机污染物的反应途径和降解机理，使该体系反应理论更加完善；（2）介孔金属氧化物的多孔结构，有利于超声波产生更多空化气泡，超声波的功率、频率及反应器形状等因素对氧化效能存在明显影响，从而有望实现该类反应的进一步应用；（3）实验证实了超声/介孔金属氧化物多相Fenton氧化体系对有机污染物存在良好的去除效果，有助于水处理中进一步探究在不同氧化体系中有机污染物的控制与消除。.本项目资助期内发表期刊论文11篇 （其中SCI论文7篇、EI论文1篇，中文核心期刊论文2篇），培养硕士研究生5人。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Preparation and application of BiOBr-Bi2S3 heterojunctions for efficient photocatalytic removal of Cr(VI)
BiOBr-Bi2S3异质结的制备及其高效光催化去除Cr(VI)的应用
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2020.124394
  • 发表时间：
    2021-01-20
  • 期刊：
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Long, Zeqing;Zhang, Guangming;Li, Jinwei
  • 通讯作者：
    Li, Jinwei
Iodoplumbate(II)-based Hybrid Templated by 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octane Derivative: Structure, Photocurrent Response Behavior and Photocatalytic Activity for the Degradation of Organic Dye
以 1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷衍生物为模板的碘铅酸 (II) 杂化物：结构、光电流响应行为和光催化降解有机染料的活性
  • DOI：
    10.14102/j.cnki.0254-5861.2011-1982
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Chinese Journal of Structural Chemistry
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Li Jin-Wei;Jiang Cheng-Chun
  • 通讯作者：
    Jiang Cheng-Chun
A High-Efficiency CuO/CeO2 Catalyst for Diclofenac Degradation in Fenton-Like System
用于类芬顿系统中双氯芬酸降解的高效 CuO/CeO2 催化剂
  • DOI：
    10.3389/fchem.2019.00796
  • 发表时间：
    2019-11
  • 期刊：
    Frontiers in Chemistry
  • 影响因子：
    5.5
  • 作者：
    Zhu Jia;Zhang Guangming;Xian Guang;Zhang Nan;Li Jinwei
  • 通讯作者：
    Li Jinwei
CuO/Al_2O_3催化剂制备及降解硝基苯机理的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    工业水处理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘强;丁一鸣;李锦卫;姜成春
  • 通讯作者：
    姜成春
CuO/Al2O3 Catalyst Preparation Conditions for Removal of Nitrobenzene by Heterogeneous Fenton-Like System
多相类芬顿体系去除硝基苯的 CuO/Al2O3 催化剂制备条件
  • DOI：
    10.15244/pjoes/109276
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    Polish Journal of Environmental Studies
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Wu Nana;Liu Qiang;Ding Yiming;Fang Wanting;He Yang;Li Jinwei;Jiang Chengchun;Wang Yusi
  • 通讯作者：
    Wang Yusi

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其他文献

CuO-CeO_2多相类Fenton降解硝基苯效能研究
  • DOI：
    10.16796/j.cnki.1000-3770.2016.03.008
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    水处理技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘强;张晓强;李锦卫;孙志民;姜成春
  • 通讯作者：
    姜成春
焙烧温度对Au/Fe2O3-ZrO2水煤气变换催化剂的影响
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    郑起*
镀铜废水中Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    马莹莹;吴跃辉;李锦卫;姜成春
  • 通讯作者：
    姜成春
计算机视觉视域中水稻叶片叶绿素含量的数学建模
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    陈诚;廖桂平;史晓慧;李锦卫
  • 通讯作者：
    李锦卫
Multifractal methods for rapeseed nitrogen nutrition qualitative diagnosis modeling
油菜氮素营养定性诊断建模的多重分形方法
  • DOI：
    10.1142/s1793524516500649
  • 发表时间：
    2016-04
  • 期刊：
    International Journal of Biomathematics
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    李建辉;王访;李锦卫;廖桂平
  • 通讯作者：
    廖桂平

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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