磁性光敏温敏水凝胶吸附剂对水中典型PPCPs的吸附/解吸行为表现及机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51778256
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1001.饮用水工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Recent studies show that some problems exist in safety and security of water about typical PPCPs removal by means of adsorption, and these problems are associated with: 1)low adsorption efficiency due to limited adsorption sites in adsorbents, 2)high energy consumption resulted from desorption 3) and secondary pollution caused by external leachate. Thermo- responsive hydrogel, a novel macromolecular material, has been reported to be capable of reversible hydrophilic and hydrophobic change in response to external stimuli. They can be a class of promising thermo-responsive adsorbents after modification (e.g., functional design). The objective of this research is to develop adsorbents with high adsorption efficiency and quick stimulation response for typical PPCPs removal in water. We will incorporate hydrophilic / hydrophobic monomer which can increase hydrogen bonding and hydrophobic interaction, weak interaction, and Fe3O4 nanoparticle, possessing the ability of absorbing light energy and magnetic energy to convert them into heat, into conventional thermo- responsive hydrogels (which can be made with a mature preparation technology) to develop light-and thermo-responsive smart hydrogels. We will then use these hydrogels for PPCPs adsorption to: 1) improve efficient adsorption sites and adsorption efficiency, 2) achieve quick response to light and magnetic stimuli , 3)decrease desorption energy. We will characterize the hydrogels, including composition, structure, adsorption capacity with sensitivity and investigate their behavior in both batch and column adsorption. Furthermore, we will explore the fundamental relationships among the physicochemical properties of hydrogels and adsorption/desorption performance to fill the knowledge gap of adsorbents with high performance and to extend smart hydrogel applications in the environmental field.
水质安全中关于典型药物和个人护理品(PPCPs)这类新兴污染物的吸附去除存在因有效吸附位点不高造成的吸附效率低,解吸能耗高以及外加淋洗液产生二次污染的问题。温敏智能水凝胶,在外部环境刺激下,能发生可逆的亲疏水变化,经功能设计,是一种极具潜力的温敏吸附材料。本项目旨在制备去除水中PPCPs的磁性光敏温敏水凝胶吸附剂,一方面,引入能增强氢键作用或疏水作用这类非共价键弱作用力的亲水或疏水单体,增加有效吸附位点,提高吸附效率;另一方面,引入Fe3O4磁性纳米粒子,利用其吸收太阳光致热和磁致热效应促使凝胶快速升温,发生相变而解吸PPCPs,降低解吸能耗。表征凝胶组成、结构与刺激响应性之间的关系,揭示其在静态、动态吸附中的行为表现,阐明其理化特性与吸附/解吸行为的内在机理,为功能吸附剂的高性能化提供新的方法和理论基础,同时拓展和丰富智能水凝胶在环境领域的应用。

结项摘要

PPCPs在水体中的频繁检出和其潜在的危害,对生态环境和人体健康构成了潜在威胁。PPCPs 在水中的浓度低、种类多、物理化学性质复杂多样,吸附是一种有效去除方法。吸附剂的效能取决于吸附剂与吸附质之间的作用力。本项目制备了去除水中PPCPs的磁性光敏温敏水凝胶吸附剂,主要包括PNIPAM/CS@Fe3O4, PAC/CS/PVA, CdS/TiO2, CdS/Fe3O4/TiO2, g-C3N4/CS/PVA 等类型。这些吸附剂引入了能增强氢键作用或疏水作用这类非共价键弱作用力的亲水或疏水单体,增加有效吸附位点,提高吸附效率;同时,引入Fe3O4磁性纳米粒子,利用其吸收太阳光致热和磁致热效应促使凝胶快速升温,发生相变而解吸PPCPs,降低解吸能耗。表征了凝胶组成、结构与刺激响应性之间的关系,通过静态和动态吸附实验,考察了吸附剂的影响因素、吸附热力学、吸附动力学、吸附等温线,阐明了其理化特性与吸附/解吸行为的内在机理,为吸附剂的高效开发提供了有益的探索。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Fabrication of a Z-scheme nanocomposite photocatalyst for enhanced photocatalytic degradation of ibuprofen under visible light irradiation
Z型纳米复合光催化剂的制备,用于增强可见光照射下布洛芬的光催化降解
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2020.117241
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Separation and Purification Technology
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Aijiao Zhou;Lei Liao;Xumeng Wu;Kai Yang;Chenxiu Li;Wanpeng Chen;Pengchao Xie
  • 通讯作者:
    Pengchao Xie
Ultraviolet/persulfate (UV/PS) pretreatment of typical natural organic matter (NOM): Variation of characteristics and control of membrane fouling
典型天然有机物 (NOM) 的紫外线/过硫酸盐 (UV/PS) 预处理:特性变化和膜污染控制
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2018.09.049
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Wang Zongping;Wan Ying;Xie Pengchao;Zhou Aijiao;Ding Jiaqi;Wang Jingwen;Zhang Li;Wang Songlin;Zhang Tian C.
  • 通讯作者:
    Zhang Tian C.
Fabrication of hydrophobic/hydrophilic bifunctional adsorbent for the removal of sulfamethoxazole and bisphenol A in Water
疏水/亲水双功能吸附剂去除水中磺胺甲恶唑和双酚A的制备
  • DOI:
    10.1016/j.jece.2020.104161
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Journal of Environmental Chemical Engineering
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Zhou Aijiao;Wu Xumeng;Chen Wangwei;Liao Lei;Xie Pengchao
  • 通讯作者:
    Xie Pengchao
Phosphorus recovery from water by lanthanum hydroxide embedded interpenetrating network poly (vinyl alcohol)/sodium alginate hydrogel beads
氢氧化镧嵌入互穿网络聚(乙烯醇)/海藻酸钠水凝胶珠从水中回收磷
  • DOI:
    10.1016/j.colsurfa.2018.05.086
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhou Aijiao;Zhu Chang;Chen Wangwei;Wan Jun;Tao Tao;Zhang Tian C.;Xie Pengchao
  • 通讯作者:
    Xie Pengchao
Comparative adsorption of emerging contaminants in water by functional designed magnetic poly(N-isopropylacrylamide)/chitosan hydrogels
功能设计的磁性聚(N-异丙基丙烯酰胺)/壳聚糖水凝胶对水中新兴污染物的比较吸附
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2019.03.183
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Zhou Aijiao;Chen Wangwei;Liao Lei;Xie Pengchao;Zhang Tian C;Wu Xumeng;Feng Xiaonan
  • 通讯作者:
    Feng Xiaonan

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β-环糊精硫酸钠盐在正渗透水处理中的应用
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  • 通讯作者:
    陶涛
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)科技大学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    骆华勇;陶涛;王芹;周爱姣
  • 通讯作者:
    周爱姣

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磁性温敏/电敏智能纳米水凝胶作正渗透汲取剂的行为表现及其机理
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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

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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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