多孔碳电极增强电化学/臭氧耦合体系去除水中PPCPs机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51308563
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1001.饮用水工程
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Pharmaceutical and personal care products (PPCPs) are a diverse group of environmental chemicals that are difficult to be biodegraded and removed by conventional water treatment processes. Besides, they have potential risk for the endocrine and reproduction system of human body even with very low concentration. This research project is trying to probe a new approach for removing trace level of PPCPs from aqueous solution by porous carbon electrode for enhancing the coupling processes of electrochemical oxidation and ozonation. A series of porous carbon materials, including reticulated vitreous carbon (RVC), activated carbon/Polytetrafluoroethene (PTFE), active carbon fiber (ACF), and carbon nanotube (CNTs)/PTFE et al., are proposed as cathodes for increasing the efficiency of the coupling processes of electrochemical oxidation and ozonation. Then, the mechanism responsible for the results is also proposed to be investigated with various experimental methods. The relationship between the chemical and physical properties of porous carbon materials and the efficiency of the coupling processes of electrochemical oxidation and ozonation is proposed to be revealed. Moreover, the removal kinetic model, influence factors, reaction pathways, production of bromate, and the change of toxicity and biodegradability of three typical PPCPs by the combined process is planned to be studied. The outcome of the project will be beneficial for understanding the mechanisms of PPCPs removal by the coupling processes of electrochemical oxidation and ozonation. And this study has important theoretical value and practical significance for developing new water treatment technologies.
医药品与个人护理品(PPCPs)是一类广泛存在、能引起人体不良健康反应的有机污染物,难以生物降解和通过常规水处理工艺去除,即使微量也可能引起人类内分泌及生殖系统紊乱。此项研究基于水处理过程中单独电化学与单独臭氧氧化的局限性,探索多孔碳电极增强电化学与臭氧耦合体系去除水中低浓度PPCPs的新途径。尝试将网状玻璃态碳、活性碳/聚四氟乙烯、活性碳纤维、碳纳米管/聚四氟乙烯等多种多孔碳电极用于增强电化学/臭氧耦合体系的效能;采用循环伏安法等多种试验方法探索多孔碳电极增强电化学/臭氧耦合体系效能的作用机制和多孔碳材料物理化学性质与其增强体系效能的关系;并对该体系去除和降解水中典型PPCPs的效果、影响因素、反应途径及溴酸盐生成、急性毒性和可生化性的影响等进行研究,建立去除动力学模型。此项目的工作有助于加深对电化学/臭氧体系去除水中PPCPs机理的理解,对开发水处理新技术、积累知识储备具有重要意义。

结项摘要

单独臭氧氧化难以彻底快速地降解水中难降解有机污染物,且臭氧的利用效率较低。当将活性炭与臭氧结合使用时,有机污染物的降解效率得到了大幅提高。这是因为活性炭表面的碱性活性官能团能够促进臭氧分解并转变为羟基自由基的效率。但是,随着活性炭在臭氧环境中反应时间的延长,活性炭表面碱性官能团不断减少,活性炭对臭氧分解的促进能力快速下降。该研究通过在活性炭纤维表面施加阴极电场,维持了活性炭纤维表面的结构性质及官能团数量,不但避免了臭氧对活性炭纤维表面结构及官能团的破坏,保持了活性炭纤维对臭氧的催化活性,还通过在电化学还原氧气产生过氧化氢与臭氧反应生成更多的羟基自由基,大大提高了臭氧的利用效率和污染物的降解及矿化速率,为微量难降解有机物在水环境中的高效低耗降解去除提供了一种新的理论解决方案。.通过研究比较不同工况下活性炭纤维耦合臭氧和电场作用条件下活性炭纤维耦合臭氧对难降解有机物硝基苯的降解和矿化,通过对反复使用100次前后活性炭纤维的表征和分析,发现其对硝基苯的降解符合拟一级动力学,其动力学常数仅从14.90╳10-2.min-1缓慢下降到12.18╳10-2.min-1,且反复使用前后活性炭纤维的比表面积、官能团和结构保持稳定;而在不通电的同等情况下,活性炭纤维耦合臭氧的反应同样符合拟一级动力学,其动力学常数从8.47╳10-2.min-1快速下降到2.25╳10-2.min-1,且反复使用前后活性炭纤维的表面官能团和结构发生明显变化。该研究创新性地提出自由电子在阴极注入可以将活性炭纤维从臭氧的促进剂转变为催化剂理论,合理地解释了相关实验现象。研究成果在2016年以Short communication的形式发表在顶级期刊“Chem. Eng. J.”(IF 5.310)上, 该研究发现了一种新的能够高效快速并可持续使用地降解和矿化水中难降解有机污染物的新方法,目前后续研究正在进行中。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Adsorption and photocatalytic degradation of pharmaceuticals and pesticides by carbon doped-TiO2 coated on zeolites under solar light irradiation
太阳光照射下沸石包覆碳掺杂TiO2对药物和农药的吸附和光催化降解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Water Science and Technology
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    V;en Bussche; Julie;Zheng; Huaili;Chen; Gang;Vanhaecke; Lynn
  • 通讯作者:
    Lynn
沸石特性对负载纳米TiO_2光催化去除水中土霉素的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Civil, Architectural and Environmental Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄文婷;孙永军;王亮;郑怀礼
  • 通讯作者:
    郑怀礼
稀有金属电极增强电化学臭氧耦合体系降解双氯酚酸研究简
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    化学研究与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张现可;孙志华;郑怀礼;赵纯
  • 通讯作者:
    赵纯
阴极电场增强活性炭纤维-臭氧体系去除水中硝基苯
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周炜;黎鹏宇;孙志华;郑怀礼
  • 通讯作者:
    郑怀礼
Electric field induced activated carbon fiber (ACF) cathode transition from an initiator/a promoter into an electrocatalyst in ozonation process
电场诱导活性碳纤维(ACF)阴极在臭氧化过程中从引发剂/促进剂转变为电催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2016.06.079
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Mirza; Zakaria A.;Saylor; Greg;Zhai; Jun;Zheng; Huaili
  • 通讯作者:
    Huaili

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

MiR-518d在正常妊娠及妊娠期糖尿病患者胎盘及血清中的表达研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    南京医科大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛璇;王琪;石中华;赵纯
  • 通讯作者:
    赵纯
拮抗剂方案促排卵过程中促黄体生成素水平对体外受精妊娠结局的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    生殖医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    季慧;陈梦茜;赵纯;李德红
  • 通讯作者:
    李德红
钢渣粒子三维电极反应器去除含油污水中有机物性能
  • DOI:
    10.1038/srep31159
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    水处理技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘伟伟;王昭阳;齐晶瑶;赵纯;李俊峰;何新林;杨广
  • 通讯作者:
    杨广
Dynamic Decoupling Based Robust Synchronous Control for a Hydraulic Parallel Manipulator
基于动态解耦的液压并联机械手鲁棒同步控制
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2894134
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    赵纯;于存贵;姚建勇
  • 通讯作者:
    姚建勇
体外受精-胚胎移植术后宫内合并宫外妊娠14例临床分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国妇幼健康研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏雁;赵纯;凌秀凤
  • 通讯作者:
    凌秀凤

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

赵纯的其他基金

电场耦合过氧化物原位再生PFASs吸附饱和活性炭的效能与调控机制
  • 批准号:
    52370126
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
可变活性中间价态锰在电化学阴极活化KMnO4的原位调控与水污染控制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码