基于SO4•–的非均相类Fenton/光催化协同纳米反应器构筑及协同反应机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51508056
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 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:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Compared with homogeneous Fenton, the Fenton like reaction based on KHSO5 catalyzed by Co2+ to produce SO4•– (SR-Fenton) has the advantages of no chemical sludge producing and a wide pH adaptability. However, the Co2+ ions are toxic and the reaction products of SO42– ions will increase water salinity, moreover, the controllability of the radical oxidation reaction between SO4•– and organics is weak, so many by-products will generate. These drawbacks limit the application of homogeneous SR-Fenton. This project propose a new idea that using nanoreactor as the media to combine heterogeneous SR-Fenton and photocatalysis. It reduces the risk of large quantity of Co2+ ions leaching to the water by using heterogeneous reaction and enhances the heterogeneous SR-Fenton catalysis by using photocatalysis. It also can decrease the dosage of KHSO5 using in SR-Fenton process. Furthermore, the nanoreactor will be used to control the reaction process through “adsorption – enrichment – confinement oxidation” of organic pollutant molecules. The project is expected to develop a heterogeneous SR-Fenton/photocatalysis synergistic nanoreactor and build a new synergistic oxidation system to achieve efficient removal of organic contaminants in water. The project is proposed to study the heterogeneous synergistic SR-Fenton/photocatalysis mechanism in-depth by using in-situ technologies like XPS and EXAFS; and reveal the impact mechanism of nanoreactor for the synergistic system. The research results can establish the theoretical basis for the application of this system.
与均相Fenton相比,以Co2+催化KHSO5产生SO4•–的类Fenton反应(SR-Fenton)有pH适应力强、无化学污泥的优点。但Co2+有毒,产物SO42–会增加水体盐度且SO4•–降解有机物的反应可控性差,副产物多,限制了其应用。本项目提出以纳米反应器为介质协同非均相SR-Fenton和光催化的新思路。以非均相反应减少Co2+进入水体;以光催化强化非均相SR-Fenton催化过程,减少KHSO5的使用量并利用纳米反应器对反应进行过程控制,通过对有机污染物分子的“吸附—富集—限域氧化”增强反应可控性。项目预期开发一种非均相SR-Fenton/光催化协同纳米反应器并构建新型协同氧化体系,实现高效去除水中的有机污染。项目拟通过XPS和EXAFS等原位技术深入研究非均相SR-Fenton和光催化的协同机制,揭示纳米反应器对协同体系的影响机理。研究成果可为该体系的实际应用奠定理论基础。

结项摘要

由于Co2+催化KHSO5产生SO4•–的类Fenton反应(SR-Fenton)有pH适应力强、无化学污泥的优点。但Co2+有毒,产物SO42–会增加水体盐度且SO4•–降解有机物的反应可控性差,副产物多,限制了其应用。为了增强SR-Fenton反应的可控性以及技术实用性,本项目利用试验与理论分析等研究手段,开展了具有非均相SR-Fenton活性的纳米反应器研发,与KHSO5构建了非均相SR-Fenton协同纳米反应器的催化氧化体系。通过对水中多种代表性难降解有机物苯酚、罗丹明B和双酚A的降解效果评价,结合XRD、XPS、STEM-EDS等多种表征手段探明了纳米反应器结构、催化活性点位和协同作用,以及pH值、催化剂和KHSO5投加量对反应进程的影响;同时通过LC-MS等手段跟踪有机物降解中间产物证明了可通过纳米反应器的独特结构对催化氧化反应进行“过程控制”。此外,进一步将光催化过程耦合进非均相SR-Fenton催化氧化体系,建立了非均相SR-Fenton/光催化协同催化氧化体反应系,进一步研究阐明了光催化、SR-Fenton和纳米反应器三者之间的协同作用,并在保证降解率的前提下,实现了KHSO5和催化剂投加量有显著降低,并结合特拉锚垫材料初步开发适用于航道岸坡水环境原位修复的功能材料。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
介孔yolk-shell型Co_3O_4@mSiO_2纳米反应器降解水中的苯酚
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吉芳英;王攀峤;陈晴空
  • 通讯作者:
    陈晴空
多核yolk-shell型Co_3O_4@mSiO_2纳米反应器降解双酚A
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吉芳英;王攀峤;陈晴空
  • 通讯作者:
    陈晴空
Adsorption and Desorption Behaviors of Four Endocrine Disrupting Chemicals in Soils from the Water-Level Fluctuation Zone of the Three Gorges Reservoir, China
三峡水库水位消落带土壤中四种内分泌干扰物的吸附与解吸行为
  • DOI:
    10.3390/su10072531
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Sustainability
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Hu Ying;Yang Qingwei;Sun Jiaoxia;Chen Qingkong;Fan Jianxin;Mei Xiaoxing
  • 通讯作者:
    Mei Xiaoxing

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其他文献

Co~(2+)离子掺杂对TiO2结构与光催化活性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    四川大学学报(工程科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈晴空;吉方英;关伟;晏鹏;刘亭役;徐璇
  • 通讯作者:
    徐璇
紫外引发合成三元阳离子聚丙烯酰胺及其对雌酮的絮凝去除
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    科学技术与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡莺;孙姣霞;杨清伟;梅晓杏;陈晴空;刘雪莲
  • 通讯作者:
    刘雪莲

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

        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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