烧碱离子熔体无二恶英释放解毒对氯苯胺、五氯苯酚、二氯萘醌等含氯有机危险废物的方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21677112
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    66.0万
  • 负责人：
    牛冬杰
  • 依托单位：
    同济大学
  • 学科分类：
    B0606.固废污染与处置化学
  • 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

Generation of extremely toxic chlorine-containing organic hazardous wastes (COH) including p-chlorophenol, pentachlorophenol, dichlone increases very fast. These wastes mainly originate from dyes, pesticides, pharmaceuticals. Incineration of them may result in dioxin emission. Based on our research, Caustic Soda Ion Melt (CSIM) is very active. In certain condition, it could destroy COHs without dioxin emission. However the optimal factors and the mechanism still need further research. In this project, reaction process of p-chlorophenol, pentachlorophenol and dichlone with CSIM will be investigated. The composition, physical-chemical properties of products and byproducts, active component, conversion of chlorine will be monitored. The molecular dynamics will be simulated to imply the regulation of p-chlorophenol, pentachlorophenol and dichlone interfacial mass transfer and conversion with CSIM. That may help to find a new way for detoxification of those chlorine-containing organic hazardous waste e.g. p-chlorophenol, pentachlorophenol and dichlone.
对氯苯胺（p-Chloroaniline，PCA）、五氯苯酚（pentachlorophenol，PCP）、二氯萘醌（dichlone，DC）等含氯有机危险废物大量存在于染料、农药、药品中，产量大、毒性极强，常规的焚烧处置因二恶英控制难无法普遍应用，导致这类废物目前大量堆存处置。课题组前期研究工作表明，烧碱熔融体反应活性极强，在适当条件下，可快速摧毁含氯有机危险废物而不会产生二恶英等二次污染物。本项目拟围绕烧碱离子熔体（CSIM）高效摧毁PCA, PCP,DC而转化为无毒无害无机物的最佳条件不清、机理不明的科学问题，研究CSIM处理PCA, PCP,DC效果，分析产物理化性质、组成、活性组分、氯原子转移过程中分子碎片的迁移和动态分布，揭示烧碱熔体与PCA, PCP,DC等含氯有机危险废物的相界面传质规律，并建立反应动力学模型，为此类含氯有机危险废物无害化处理探索新的途径。

结项摘要

含氯有机危险废物产量大、毒性极强，常规的焚烧处置因二恶英控制难无法普遍应用。课题组围绕烧碱离子熔体（CSIM）高效脱除含氯有机危险废物中氯的问题，开发了二元熔盐49%NaOH-51%KOH体系。通过相图分析和热重（TG-DSC）测试发现，二元NaOH-KOH能形成共晶，存在最低共熔点。300℃时的熔融NaOH-KOH的密度为2.78 g/cm3，比热容为10.69 J/(g∙K)，热膨胀系数为2.16 g/cm3，适合作为含氯有机物处理的媒介。利用实验室规模的熔融盐反应器，研究了熔融NaOH-KOH对三氯苯TCB的脱氯作用。当反应温度为600 ℃，空气过剩系数2.87，碱料比47.13时，氯保持率CRE可达99.8%。ANOVA分析揭示CRE受碱料比和温度的影响最为显著。对TCB脱氯反应完成后的熔渣进行分析发现，熔渣中的二噁英总量为5.6 ng TEQ/kg，远远小于常规焚烧飞灰中的二噁英含量。基于密度泛函理论（DFT），利用高斯软件计算了三氯苯及其脱氯降解过程中各中间产物和反应的反应能，结果表明低温熔体主要通过热活化、吸附进攻、酸碱中和三个阶段反应对有机氯进行去除。在熔体体系中添加氢供体，可以增强脱氯效果。并在分析了低温熔融盐处理含氯有机物的原料适用性基础上，设计了无机熔体脱氯解毒工艺流程。.以实际的有机危险废物-工业废盐为对象，分析有机废盐采用低温碱性熔体热处理过程动力学行为。结果表明碱性熔体可有效的捕捉酸性气体，降低酸性气体的排放。熔融盐氧化过程过程中最适反应温度为500-600℃，最佳空气过剩系数为1.0-1.2，此时残渣中的TOC浓度小于8 mg/L，可直接回收利用。.基于本课题的研究，共发表SCI论文3篇，2篇中文论文，获得发明专利授权1项，另外申请发明专利1项，进入实质性审查阶段，获得教育部二等奖1项，培养博士1名，硕士1名。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Molten hydroxide for detoxification of chlorine-containing waste: Unraveling chlorine retention efficiency and chlorine salt enrichment
用于含氯废物解毒的熔融氢氧化物：揭示氯保留效率和氯盐富集
  • DOI：
    10.1016/j.jes.2019.03.007
  • 发表时间：
    2019-08-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Dai, Shijin;Zheng, Yilin;Niu, Dongjie
  • 通讯作者：
    Niu, Dongjie
低温碱性熔体脱氯解毒农药废物及氯盐的富集
  • DOI：
    10.19674/j.cnki.issn1000-6923.2018.0412
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国环境科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵由才;戴世金;郑怡琳;李强;王云学;晏振辉;吴奇方;杨颖胜;凌锦明;王艳明;牛冬杰
  • 通讯作者：
    牛冬杰
Preparation and reactivation of magnetic biochar by molten salt method: Relevant performance for chlorine-containing pesticides abatement
熔盐法制备磁性生物炭及再活化：含氯农药减排的相关性能
  • DOI：
    10.1080/10962247.2018.1510441
  • 发表时间：
    2019-01-02
  • 期刊：
    JOURNAL OF THE AIR & WASTE MANAGEMENT ASSOCIATION
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Dai, Shi-jin;Zhao, You-cai;Chen, Yu
  • 通讯作者：
    Chen, Yu
工业废盐中有机物脱除和资源化技术进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    环境工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李强;戴世金;郑怡琳;牛冬杰;唐武;金顺龙;陈彧;赵由才;林顺洪
  • 通讯作者：
    林顺洪
Dechlorination and conversion mechanism of trichlorobenzene as a model compound of chlorine-containing wastes by different base-catalyzed combinations
含氯废物模型化合物三氯苯不同碱催化组合的脱氯转化机理
  • DOI：
    10.1007/s11356-019-04221-2
  • 发表时间：
    2019-02
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Dai Shijin;Zheng Yilin;Zhao Youcai;Li Qiang;Niu Dongjie
  • 通讯作者：
    Niu Dongjie

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  • 通讯作者：
    赵由才

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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

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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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