维生素B12耦合球磨铝颗粒修复多溴联苯醚污染土壤的协同作用机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21777106
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0605.土壤污染与修复化学
  • 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

Chemical reduction dehalogenation method, which has been used as the remediation technology of halogenated organic pollutants-contaminated soil, possesses the in-situ, low cost, and environment-friendly functions. This method will probably become an effective prescription for the remediation of electronic waste dismantling site and its surrounding soil in China. The aim of this project is to achieve the environmental remediation research through the debromination and detoxication of the ubiquitous and persistent polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in the above soil. The research will adopt the innovative coupling of Vitamin B12 (VB12) and ball-milling aluminum as a green reducing agent, which is based on the principle for the coordination catalysis dehalogenation of VB12. Moreover, this research focuses on two basic problems existing in the potential application of the above coupling agent: (1) the effectiveness of VB12 coupling ball-milling Al in the reductive degradation of PBDEs under various soil mass transfer conditions; (2) physicochemical and biochemical synergistic mechanism to remove PBDEs through VB12 and ball-milling Al in the complex soil system. Therefore, this research will employ the coupling reagent of VB12 and Al particles with various sizes prepared by ball-milling method; and then explore the effective mass transfer model of the coupling reducing agent released into soil. Simultaneously, it will be revealed about the adsorption process of VB12 on soil particles and the mechanism of the micro interface reaction between VB12 and PBDEs under the action of soil physical and chemical properties as well as various environmental factors. The migration and diffusion property of Al particles in soil micropores and its electron donating efficiency will also be studied and expounded during the remediation process. Finally, the research will evaluate the remediation performance through the above method and optimize the implementation scheme. As a result, this research will be able to provide the basic theory and technical support for in-situ remediation of PBDEs-contaminated soil.
以化学还原脱卤为基础的卤代有机物污染土壤修复技术具有原位、廉价和环境友好的特征,可能是修复我国电子垃圾拆解场地及周边土壤的良方。本项目以上述土壤中普遍存在的持久性多溴联苯醚脱溴去毒为修复目标,创新性耦合维生素B12(VB12)和球磨铝作为绿色还原剂,依据VB12配位催化脱卤原理,侧重研究该耦合剂应用前尚存的两大基础问题:(1)VB12耦合球磨铝在各种土壤传质条件下对多溴联苯醚还原降解的有效性;(2)VB12/球磨铝在土壤复杂体系下去除多溴联苯醚的物化与生化协同机制。本申请拟采用VB12与球磨法制备的各种粒径铝颗粒耦合,研究耦合还原剂施放土壤后有效的传质模式,揭示在土壤理化性质、各环境因子作用下VB12在土壤颗粒上的吸附及其与多溴联苯醚的微界面反应机制,明晰球磨铝颗粒在土壤孔隙的迁移扩散规律和供电子效能;评估修复效果并优化调控方法,为多溴联苯醚污染土壤原位修复提供理论依据与技术支撑。

结项摘要

首先采用球磨法制备金属超细颗粒,与维生素B12耦合,进行2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE47)还原脱溴降解,系统优化球磨工艺参数,通过材料表征和活性试剂识别等,发现纳米粒径的球磨铝粒可有效将VB12中心离子Co从三价还原到具有高还原活性的一价钴,从而协同发挥还原效应,实现BDE47的逐步还原降解,反应pH在4.0,球磨铝量在2.0g/L,VB12用量在0.3mM时,25mg/L的BDE47在反应2h能去除超过99%,反应以逐步脱溴机理进行。随后,开展了零价锌还原BDE47脱溴耦合Fenton试剂氧化降解研究,在表面活性剂助溶作用下,锌颗粒可有效传递电子给BDE47,进行高效脱卤并生成低(无)卤代产物,利用酸性原生反应条件,投入Fe2+和双氧水后,可将低溴代及无溴代产物完全矿化,从而建立彻底降解BDE47新的反应路径,经表面活性剂筛选,优化pH值、Zn投加量、温度等过程参数,针对5mg/L的BDE47溶液,采用0.05g/L的CTAB,在pH4.0,Zn投加量0.3g/L,25ºC下,反应1h可实现BDE47的较彻底去除和深度脱溴,低溴代产物经35mg/L的FeCl2、70mg/L的H2O2作用,反应2h,彻底矿化效率超过99.7%。另外,开展零价锌耦合VB12进行含BDE47土壤淋洗液的降解研究,模拟土壤淋洗液中BDE47浓度为5mg/L,研究对淋洗液水/醇比、锌投加量、VB12用量、初始pH值等进行优化,结果表明水含量在60%、锌量在100mg/L、VB12量为3mmol/L、pH值为6.0时,反应1.5h,BDE47的去除率超过90%,其反应呈现逐步脱溴机理,过程中零价锌、Co(I)形成复合还原剂,在H2O或H+作为氢供体作用下,协同增效完成BDE47的加氢脱溴过程。最后,零价锌耦合VB12进行实际土壤中BDE47直接降解研究,考察了土壤类型,以及土壤含水率、锌投加量、VB12用量的影响,结果沙质土、含水率50%、锌量8 mg/g土壤、VB12用量16 mg/g土壤时,土壤中10 mg/kg BDE47降解效率最高,10 h去除率超过90%,为逐步加氢脱溴机理。上述结果表明,经过处理的零价金属与VB12耦合,可实现土壤PBDE的有效脱溴降解,该项目成果为PBDE污染土壤的修复提供了较为全面有效的基础研究数据,有利于相关土壤修复技术的开发。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Carbonaceous biomass-titania composites with Ti-O-C bonding bridge for efficient photocatalytic reduction of Cr(VI) under narrow visible light
具有Ti-O-C键桥的碳质生物质-二氧化钛复合材料可在窄可见光下有效光催化还原Cr(VI)
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2019.02.035
  • 发表时间:
    2019-06-15
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Djellabi, Ridha;Yang, Bo;Zhao, Xu
  • 通讯作者:
    Zhao, Xu
Separation, anti-fouling, and chlorine resistance of the polyamide reverse osmosis membrane: From mechanisms to mitigation strategies
聚酰胺反渗透膜的分离、防污和耐氯性:从机制到缓解策略
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2021.116976
  • 发表时间:
    2021-03-09
  • 期刊:
    WATER RESEARCH
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Liu, Chao;Wang, Wenjing;Zhao, Huazhang
  • 通讯作者:
    Zhao, Huazhang
Synergistic effect of ball-milled Al micro-scale particles with vitamin B-12 on the degradation of 2,2 ',4,4 '-tetrabromodiphenyl ether in liquid system
球磨铝微粉与维生素B-12对液体体系中2,2',4,4'-四溴二苯醚降解的协同作用
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2017.09.183
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Yang Bo;Deng Jianping;Wei Liyan;Han Yanni;Yu Gang;Deng Shubo;Zhu Caizhen;Duan Huabo;Zhuo Qiongfang
  • 通讯作者:
    Zhuo Qiongfang
MOF-derived nitrogen doped carbon modified g-C3N4 heterostructure composite with enhanced photocatalytic activity for bisphenol A degradation with peroxymonosulfate under visible light irradiation
MOF衍生的氮掺杂碳修饰的g-C3N4异质结构复合材料具有增强的光催化活性,在可见光照射下用过一硫酸盐降解双酚A
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2018.03.077
  • 发表时间:
    2018-10-05
  • 期刊:
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子:
    22.1
  • 作者:
    Gong, Yan;Zhao, Xu;Yu, Gang
  • 通讯作者:
    Yu, Gang
Selenium(VI) and copper(II) adsorption using polyethyleneimine-based resins: Effect of glutaraldehyde crosslinking and storage condition
使用聚乙烯亚胺基树脂吸附硒 (VI) 和铜 (II):戊二醛交联和储存条件的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2019.121637
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Wang Shengye;Xiao Ke;Mo Yayuan;Yang Bo;Vincent Thierry;Faur Catherine;Guibal Eric
  • 通讯作者:
    Guibal Eric

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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?
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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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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