硫矿物活化过氧碳酸氢盐氧化体系修复喀斯特地区污染地下水的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51709011
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    汤丁丁
  • 依托单位：
    武汉大学
  • 学科分类：
    E1007.环境污染治理与修复
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Low-cost and effective remedial technologies for groundwater are urgently needed to be developed to solve the severe groundwater contamination in China. Based on the features of karst groundwater including neutral or alkalescence pH, high concentration of bicarbonate radical and environmentally sensitive etc, the sulphide minerals activated peroxymonocarbonate system is proposed to remedy the organic-contaminated groundwater in karst areas. This system, which can use sulphide minerals as novel catalyst and utilize natural bicarbonate in karst groundwater, behaves remarkable oxidation capability at neutral or alkalescence conditions. To provide theoretical support for the practical application of the sulphide minerals activated peroxymonocarbonate system, this study will investigate the degradation mechanism of organics by sulphide minerals enhanced peroxymonocarbonate system, analyze the kinetic processes of the oxidants and targeting pollutants, discuss the influencing factors of oxidizing reaction，investigate the activation mechanism and transformation process of sulphide minerals catalysts, explore the approach to enhance the oxidation capability of the system, analyze the engineering mode of the system, and evaluate the safety risk and feasibility. This proposal is raised based on the preliminary works of the applicant. The achievements of this study may provide new approaches for remediation of contaminated groundwater in China karst areas.
我国地下水污染形势严峻，需要寻求经济可行的地下水修复技术。基于喀斯特地下水pH值为中性或弱碱性、碳酸氢根含量高、易受污染等特点，本项目提出采用硫矿物活化过氧碳酸氢盐氧化体系修复喀斯特地区有机污染地下水。该体系以硫矿物为新型催化剂，在中性和弱碱性条件下氧化能力强，且组份之一的碳酸氢根可来自于喀斯特地下水自身。本项目将研究硫矿物活化过氧碳酸氢盐氧化体系对目标污染物的降解机制，分析氧化剂和目标污染物的动力学过程，考察氧化反应的影响因素，研究硫矿物催化剂的活化机制和转化方式，探索增强体系氧化能力的方法，分析体系的工程应用模式，评估体系在修复应用中的安全性和可行性，为硫矿物活化过氧碳酸氢盐氧化体系的实际应用提供理论支持。项目研究的提出基于申请人已有工作基础。研究成果将为我国喀斯特地区污染地下水的修复提供新方法。

结项摘要

在项目的三年执行期内，研究工作围绕科学目标和研究计划，在硫矿物、钴掺杂氮化碳材料活化过氧碳酸氢盐体系修复喀斯特地区有机污染地下水领域做了较为深入的研究，取得了多项进展和创新性成果。首先，对硫矿物活化过氧碳酸氢盐体系去除典型有机污染物的氧化动力学进行了研究，明确了硫矿物活化过氧碳酸氢盐的有效性和适用性，并揭示了其活化和转化过程的微观机制。进一步地，探索了硫矿物活化过氧碳酸氢盐在实际地下水处理过程中的应用模式，模拟了“注入-反应活性墙”模式的可行性和影响因素，并确定了该体系应用的长效运行性能。相关的研究结果已经公开报道，发表于期刊Applied Catalysis: Environmental上。此外，构建了新型的钴掺杂氮化碳材料作为活化过氧碳酸氢盐体系的催化剂，该催化剂中，Co与N通过成键作用形成了良好的催化中心，从而带来优异的过氧碳酸氢盐活化性能。研究工作确定了该新型材料活化过氧碳酸氢盐的催化中心及元素价态变化，明确了氧化过程中的主要活性物种，为类似催化材料的构建提供了思路。同时，对该材料活化过氧碳酸氢盐去除水体中的典型污染物进行了研究，考察了各种因素带来的影响。以上研究成果为我国喀斯特地区污染地下水的修复提供了新思路和新方法。.课题研究开展期间，发表了相关的研究论文5篇（包括SCI论文4篇），培养硕士研究生3名。在之后的1-2年，还将陆续有成果发表。课题研究经费按照相关规定执行，无超支项目；结余部分，主要用于结题后续成果的整理发表和实验补充。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
紫外光诱导的二氧化钛常温晶化行为研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    武汉大学学报（理学版）
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    武超凡;盛迪格;汤丁丁;崔佳鑫;毛旭辉
  • 通讯作者：
    毛旭辉
Affordable PbO2 anode on conductive polymer‑carbon composite substrates for non-heavy duty use
用于非重型用途的导电聚合物碳复合基材上经济实惠的 PbO2 阳极
  • DOI：
    10.1016/j.jelechem.2020.114610
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Electroanalytical Chemistry
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Zhao Likun;Lv Boxue;Wang Zhicheng;Tang Dingding;Cui Jiaxin;Mao Xuhui
  • 通讯作者：
    Mao Xuhui
Generation of H2O2 by on-site activation of molecular dioxygen for environmental remediation applications: A review
通过分子氧现场活化生成 H2O2 用于环境修复应用：综述
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2019.123420
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Pi Liu;Cai Jianhua;Xiong Lili;Cui Jiaxin;Hua Helin;Tang Dingding;Mao Xuhui
  • 通讯作者：
    Mao Xuhui
Heterogeneous activation of peroxymonocarbonate by chalcopyrite (CuFeS2) for efficient degradation of 2,4-dichlorophenol in simulated groundwater
黄铜矿 (CuFeS2) 对过一碳酸盐的非均相活化有效降解模拟地下水中的 2,4-二氯苯酚
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2019.03.080
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xu Xiangjian;Tang Dingding;Cai jianhua;Xi Beidou;Zhang Yan;Pi Liu;Mao Xuhui
  • 通讯作者：
    Mao Xuhui
Heterogeneous Electro-Fenton system for efficient degradation of 2,4-DCP: Dual activation of O2 for H2O2 generation and oxygen-defect cobalt ferrite catalysts
用于高效降解 2,4-DCP 的非均相 Electro-Fenton 系统：用于生成 H2O2 的 O2 双重活化和氧缺陷钴铁氧体催化剂
  • DOI：
    10.1016/j.seppur.2020.117731
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Separation and Purification Technology
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Wang Zhicheng;Pi Liu;Cui Jiaxin;Zhang Xiaona;Liu Yuxiao;Tang Dingding;Zhu Hua;Mao Xuhui
  • 通讯作者：
    Mao Xuhui

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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

        graph TD
          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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