非金属原子掺杂石墨烯活化过硫酸盐降解磺胺抗生素废水的过程与机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51678188
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As an important emerging organic pollutant in water environment, sulfonamide antibiotics has threatened our aquatic ecology safety. Advanced oxidation processes based on activation of persulfate process is an efficient way to degrade the sulfonamides. But the active methods decided the efficiency of persulfate oxidation. Thus, the active methods of persulfate directly decided sulfonamide antibiotic degradation pathways and play the key role in removal efficiency and aquatic ecology safety. Hence, in this work, nonmetallic atoms-doped (N, P, B) graphene are prepared by different ways, and the induction on persulfate activation and the active mechanism are analyzed firstly. The doping atoms and the doping sites on graphene were optimized. Then sulfonamides degradation performance by persulfate activation using different nonmetallic atoms doping graphene is discussed. The quantitative structure-activity relationships (QSAR) between the kinetic constant of pollutants and the structure of sulfonamides are established. The intermediates in the persulfate activation process are identified and the Gaussian theory calculation is also adopted in comprehensive pathways speculation to illustrate the degradation rules of sulfonamides in the persulfate activation process by graphene. Finally, the toxicity of the intermediates and products are tested to provide reliable basis for the directional selection of safe degradation pathways.
磺胺类抗生素废水排放至水环境中,对我国水生态安全构成威胁。基于过硫酸盐的高级氧化技术,以其高效、经济等优点被视为未来最具潜力的技术之一。然而,过硫酸盐氧化效能的发挥取决于其活化策略的选择。活化策略直接影响目标污染物的降解路径,是制约处理效率和出水安全的关键因素。因此,本课题选择不同非金属原子(N、P和B)掺杂制备石墨烯作为活化剂,考察其对过硫酸盐的活化效能与作用机制,优化最佳活化效能时的掺杂原子种类及掺杂位点。然后,对比不同非金属原子掺杂石墨烯活化过硫酸盐降解磺胺类抗生素的效能;构建污染物降解动力学常数与污染物结构之间的定量构效关系。定性不同非金属原子掺杂石墨烯活化过硫酸盐氧化磺胺类抗生素的中间产物,同时结合理论化学计算,全方位揭示磺胺类抗生素废水在该氧化体系中的降解规律。最后,对降解过程中的中间产物及终产物进行毒性分析,为磺胺类抗生素安全降解途径的定向选择提供可靠方法。

结项摘要

磺胺类抗生素废水排放至水环境中,对我国水生态安全构成威胁。基于过硫酸盐的高级氧化技术,以其高效、经济等优点被视为未来最具潜力的技术之一。然而,过硫酸盐氧化效能的发挥取决于其活化策略的选择。活化策略直接影响目标污染物的降解路径,是制约处理效率和出水安全的关键因素。因此,本课题选择不同非金属原子掺杂制备石墨烯作为活化剂,考察其对过硫酸盐的活化效能与作用机制。明晰了非金属原子对石墨烯结构的改性作用,非金属原子的引入打破了原始石墨烯结构的化学惰性,产生局部电势差,为过硫酸盐活化提供更多的活性位点。同时探究了石墨烯活化过硫酸盐的机理,包括新型单线态氧和电子转移机制,区别于传统自由基主导机理。以磺胺类抗生素为目标污染物,考察了石墨烯活化过硫酸盐体系对其的降解的效能与影响因素。结合理论计算和质谱检测,全方位揭示磺胺类抗生素废水在该氧化体系中的降解规律。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Upgrading liquor-making wastewater into medium chain fatty acid: Insights into co-electron donors, key microflora, and energy harvest
将酿酒废水升级为中链脂肪酸:深入了解共电子供体、关键微生物区系和能量收集
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2018.08.046
  • 发表时间:
    2018-11-15
  • 期刊:
    WATER RESEARCH
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Wu, Qinglian;Guo, Wanqian;Ren, Nanqi
  • 通讯作者:
    Ren, Nanqi
B-doped graphitic porous biochar with enhanced surface affinity and electron transfer for efficient peroxydisulfate activation
硼掺杂石墨多孔生物炭具有增强的表面亲和力和电子转移能力,可有效活化过二硫酸盐
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2020.125119
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Liu Banghai;Guo Wanqian;Wang Huazhe;Si Qishi;Zhao Qi;Luo Haichao;Ren Nanqi
  • 通讯作者:
    Ren Nanqi
Edge-nitrogenated biochar for efficient peroxydisulfate activation: An electron transfer mechanism
用于有效过二硫酸盐活化的边缘氮化生物炭:电子转移机制
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2019.05.059
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Wang Huazhe;Guo Wanqian;Liu Banghai;Wu Qinglian;Luo Haichao;Zhao Qi;Si Qishi;Sseguya Fred;Ren Nanqi
  • 通讯作者:
    Ren Nanqi
Enhanced removal of sulfadiazine by sulfidated ZVI activated persulfate process: Performance, mechanisms and degradation pathways
硫化 ZVI 活化过硫酸盐工艺增强磺胺嘧啶去除:性能、机制和降解途径
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2020.124303
  • 发表时间:
    2020-05-15
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Guo, Wanqian;Zhao, Qi;Ren, Nanqi
  • 通讯作者:
    Ren, Nanqi
Removal of cephalosporin antibiotics 7-ACA from wastewater during the cultivation of lipid-accumulating microalgae
聚脂微藻培养过程中废水中头孢菌素类抗生素7-ACA的去除
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2016.09.036
  • 发表时间:
    2016-12-01
  • 期刊:
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Guo, Wan-Qian;Zheng, He-Shan;Chang, Jo-Shu
  • 通讯作者:
    Chang, Jo-Shu

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其他文献

代谢解偶联剂在污水处理领域中的研究进展
  • DOI:
    10.16796/j.cnki.1000-3770.2021.07.002
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水处理技术
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  • 作者:
    冯骁驰;雒海潮;车林;郑禾山;郭婉茜;任南琪
  • 通讯作者:
    任南琪
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  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amr.724-725.360
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    2013-08
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑禾山;郭婉茜;杨珊珊;冯骁驰;周显娇;刘博;任南琪
  • 通讯作者:
    任南琪
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭婉茜;丁杰;任南琪;曲媛媛
  • 通讯作者:
    曲媛媛
活性炭载体对颗粒污泥形成及产氢的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    哈尔滨工程大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁杰;郭婉茜;任南琪;张露思
  • 通讯作者:
    张露思

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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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