雙良環(huán)境最新科研動(dòng)態(tài)(2022-11)

2022-11-30 16:14:41 0 雙良環(huán)境

1、中文標(biāo)題：普通小球藻和TiO₂ NPs結(jié)合：高效吸附劑/光催化材料混合在污水處理方面的應(yīng)用（陳熒）
引自：M. Blosi,A. Brigliadori, I. Zanoni,et al.Chlorella vulgaris meets TiO₂ NPs: Effective sorbent/photocatalytic hybrid materials for water treatment application[J].Journal of Environmental Management 304 (2022) 114187.

一種新型的生物-納米復(fù)合催化劑被開(kāi)發(fā)了用于下游污水的處理。我們將普通小球藻的吸附潛力與TiO₂ NPs的光催化性能相結(jié)合，以研究未探索的協(xié)同效應(yīng)，從而推動(dòng)藻類修復(fù)技術(shù)朝著更具前景的成本效益平衡方向發(fā)展。我們開(kāi)發(fā)了滅活的C.vulgaris，它保持了活微藻的生物吸附特性，但大大提高了整體的操作性。利用納米溶膠將C. vulgaris生物質(zhì)與TiO₂NPs偶聯(lián)，然后通過(guò)噴霧冷凍干燥（SFD）工藝，能夠生產(chǎn)高活性的顆粒。普通的理化實(shí)驗(yàn)可以表征制備過(guò)程和性能評(píng)估，因此突出了C.vulgaris/TiO₂之間在膠體狀態(tài)下的關(guān)鍵作用。
利用銅離子進(jìn)行了重金屬吸附測(cè)試、利用對(duì)羅丹明B（RhB）的降解評(píng)估光催化活性，這是兩項(xiàng)關(guān)鍵性能的評(píng)估方法。結(jié)果表明，混合樣品的正協(xié)同效應(yīng)與金屬生物吸附的增強(qiáng)一致，其范圍為103 mg /g，當(dāng)生物質(zhì)與無(wú)機(jī)納米相偶聯(lián)時(shí)，原始的C.vulgaris能達(dá)到約4000 mg/g。1小時(shí)后RhB完全轉(zhuǎn)化，光催化活性保持良好，甚至在SiO₂NPs存在下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，因此將動(dòng)力學(xué)常數(shù)從8.70增加到10.7。從創(chuàng)新的可持續(xù)設(shè)計(jì)角度，這些結(jié)果為將這些吸附劑/光催化混合材料集成到水修復(fù)系統(tǒng)中鋪平了道路。

2、中文標(biāo)題：通過(guò)天然花粉多級(jí)重建g-C₃N₄納米環(huán)以實(shí)現(xiàn)顯著的光催化（朱浩）
引自：HuiYu，YuanpengHong，XiaojunZeng et al. Multilevel reconstruction of g-C₃N₄ nanorings via natural pollen for remarkable photocatalysis. Materials Today Sustainability Available online 10 November 2022, 100267 In Press, Journal Pre-proofWhat are Journal Pre-proof
受天然花粉的多層次重構(gòu)效應(yīng)啟發(fā)，構(gòu)建了一種具有豐富雜原子(C)摻雜、多孔中空結(jié)構(gòu)和高比表面積的g-C₃N₄納米環(huán)，用于高效光催化降解甲基橙(MO)。簡(jiǎn)言之，在水熱反應(yīng)和熱處理的雙重作用下，添加的花粉可以在原子尺度(雜原子摻雜)和宏觀尺度(不規(guī)則體到納米化)重構(gòu)g-C₃N₄。因此，制備的g-C₃N₄納米環(huán)能夠增加比表面積，減小帶隙寬度，提高光生電子-空穴對(duì)的分離效率，增強(qiáng)和拓寬可見(jiàn)光吸收。因此，最佳g-C₃N₄納米環(huán)對(duì)MO具有較高的光催化活性，120 min后降解率達(dá)到95.5%，表明其具有顯著的光催化活性和動(dòng)力學(xué)。這一新策略為高效光催化劑的設(shè)計(jì)提供了一條可行的途徑，為光催化劑的多層結(jié)構(gòu)提供了新的思路。

3、中文標(biāo)題：利用三金屬PdPtCo納米顆粒從NaBH₄制氫和光催化活性：開(kāi)發(fā)模型及機(jī)制（李廣鵬）
引自：Hydrogen production and photocatalytic activities from NaBH4 using trimetallic biogenic PdPtCo nanoparticles: Development of machine learning model. Altuner EE, Tiri RNE, Aygun A, et al. Chemical Engineering Research and Design, 2022, 184:180-190.
經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的單分散和穩(wěn)定的納米催化劑的生產(chǎn)是催化領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。在本研究中，利用蘋(píng)果果皮通過(guò)綠色合成法合成了鈀鉑鈷納米顆粒（PdPtCo-NPs）。通過(guò)紫外可見(jiàn)光譜（UV-Vis）、傅里葉變換紅外光譜-近紅外光譜（FTIR）和X射線衍射圖（XRD）對(duì)所得PdPtCo納米顆粒進(jìn)行了表征。根據(jù)UV-Vis光譜，觀察到蘋(píng)果果皮在283 nm處出現(xiàn)峰值。根據(jù)XRD分析，PdPtCo NP的晶體粒度被確定為2.53 nm。觀察到PdPtCo NPs作為催化劑，并在NaBH₄底物存在下提高了氫的生成速率。周轉(zhuǎn)頻率（TOF）、活化能（Ea）、焓(?H）和熵值(?S）分別為1109.85 h-、36.98 kJ/mol、34.44 kJ/mol，−138.9 J/mol·K。基于NaBH₄濃度、催化劑濃度、溫度和反應(yīng)時(shí)間，使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）對(duì)制氫速率進(jìn)行建模。此外，使用可見(jiàn)光照射研究了納米顆粒對(duì)亞甲基藍(lán)（MB）染料的光降解，計(jì)算出其光降解百分比為84.7%，結(jié)果表明，成功地實(shí)現(xiàn)了氫的生成和對(duì)MB的光降解。該研究強(qiáng)調(diào)了PdPtCo NPs的安全性、可持續(xù)性和高催化活性，其產(chǎn)生的有毒廢物較少，證明了其對(duì)環(huán)境和生命健康無(wú)害的可持續(xù)能源生產(chǎn)的效率。這項(xiàng)研究的新穎性是通過(guò)使用蘋(píng)果皮合成納米顆粒和應(yīng)用ANN預(yù)測(cè)氫生成速率體現(xiàn)的。

4、中文標(biāo)題：石墨烯量子點(diǎn)/NiTi層狀雙氫氧化物異質(zhì)結(jié)作為具有長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)光照后作用的高效脫氮催化劑（陳斌）
引自：Javier Fragoso , Adrian ´ Pastor , Manuel Cruz-Yusta et al. Graphene quantum dots/NiTi layered double hydroxide heterojunction as a highly efficient De-NOx photocatalyst with long persistent post-illumination action Applied Catalysis B: Environmental l .
持久光催化是一種有吸引力的工藝，可以拓寬環(huán)境應(yīng)用的范圍。在此，通過(guò)簡(jiǎn)單的浸漬方法，將藍(lán)色發(fā)光石墨烯量子點(diǎn)（GQD）并入NiTi基層狀雙氫氧化物納米片（NiTi-LDH）中。GQD/NiTi-LDH的增強(qiáng)性能導(dǎo)致優(yōu)異的NO光去除活性（61%）和微量的NO₂釋放（<0.6%），遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)品TiO₂ 與P25（分別為48%和14.2%）。有趣的是，在光照射結(jié)束后，無(wú)論之前的照射時(shí)間如何，GQD/NiTi-LDH在長(zhǎng)達(dá)75 min的時(shí)間內(nèi)保持了高于20%的NO去除效率。這種脫硝后光催化工藝是目前報(bào)道的最有效的。NiTi-LDH在光激發(fā)下的電子存儲(chǔ)能力，通過(guò)電子從GQD遷移到NiTi-LDH來(lái)解釋其暗/光機(jī)制。一旦燈被關(guān)閉，電子就會(huì)被釋放出來(lái)，并參與到超氧化物自由基生成。

5、中文標(biāo)題：動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器中網(wǎng)狀生物膜結(jié)構(gòu)胞外聚合物與固體停留時(shí)間和生物膜水力阻力的關(guān)系（王天敏）
引自：Mai Liu, Peipei Meng, Guichang Chen, et al. Correlation of struct-ural extracellular polymeric substances in the meshbiofi-lms with solids retention time and biofilm hydraulic resistance i-n dynam-ic membrane bioreactors[J]. Science of the Total Envir-onment 832(2022)155000.

動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器（DMBR）主要依靠大孔徑支撐材料（如尼龍網(wǎng)）上原位形成的生物膜來(lái)分離廢水中的細(xì)顆粒，由于成本低而受到了廣泛關(guān)注。DMBR的過(guò)濾性能主要取決于網(wǎng)格上形成的生物膜的結(jié)構(gòu)和水力阻力。因此，了解操作條件下網(wǎng)狀生物膜組成和滲透性的相關(guān)性對(duì)于優(yōu)化DMBR操作至關(guān)重要。在本研究中，探討了網(wǎng)狀生物膜中的結(jié)構(gòu)胞外聚合物物質(zhì)（包括藻酸鹽樣胞外多糖（ALE）和淀粉樣蛋白（AP））與DMBR中的固體滯留時(shí)間（SRT）和生物膜結(jié)構(gòu)的關(guān)系。在5d SRT時(shí)，形成了緊密的凝膠狀網(wǎng)狀生物膜，其比過(guò)濾阻力（SFR）為459×109m/g，研制了40d SRT多孔網(wǎng)狀生物膜，其SFR為24×109m/g。因此，5d SRT MBR的跨膜壓力上升更快。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，5d SRT網(wǎng)狀生物膜具有較高的AP含量，這與生物膜水力阻力呈正相關(guān)。相反，40d SRT網(wǎng)狀生物膜含有較高的ALE含量，表明ALE與生物膜水力阻力呈負(fù)相關(guān)。因此，可能AP在緊密的凝膠狀網(wǎng)狀生物膜形成中發(fā)揮的作用比ALE更重要。

6、中文標(biāo)題：利用硫/氧雙缺陷MoS₂@TiO₂光催化回收廢水處理中的氫能（袁宇棟）
引自：Y Wu, X Chen, J Cao,et al.Photocatalytically recovering hydrogen energy from wastewater treatment using MoS₂@ TiO₂ with sulfur/oxygen dual-defect. Applied Catalysis B: Environmental Volume 303, April 2022, 120878.
光催化是一種很有前途的能源和環(huán)境應(yīng)用技術(shù)。本文中，用超薄MoS₂修飾的具有氧空位的TiO₂分級(jí)微球的雙缺陷異質(zhì)結(jié)系統(tǒng)納米片（MoS₂-x@TiO₂-OV）設(shè)計(jì)用于同時(shí)降解污染物和釋放氫氣。MoS₂-x@TiO₂-OV表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的光催化活性，H₂析出率為2985.16μmol g^-1h^-1。在處理模擬制藥廢水時(shí)，MoS₂-x@TiO₂-OV能夠凈化各種難降解污染物，在恩諾沙星降解過(guò)程中，H₂最高析出率為41.59μmol g^-1h^-1。在處理模擬焦化廢水時(shí)，H₂析出率達(dá)到102.72μmol g^-1h^-1，礦化率為50%。計(jì)算研究表明，雙缺陷對(duì)于H*的吸附和產(chǎn)生·OH（“雙缺陷增強(qiáng)雙功能”）具有明顯優(yōu)勢(shì)。此外，雙缺陷位點(diǎn)顯著提高了電荷載流子分離和轉(zhuǎn)移效率。這項(xiàng)工作突出了缺陷點(diǎn)位在開(kāi)發(fā)能量回收廢水處理方法中的關(guān)鍵作用。

7、利用鐵和鉻摻雜TiO₂結(jié)合移動(dòng)床生物膜工藝的太陽(yáng)能光催化處理橄欖廠廢水（王婧炯）
引自：A Mancuso, N Morante, M De Carluccio, et al. Solar driven photocatalysis using iron and chromium doped TiO₂ coupled to moving bed biofilm process for olive mill wastewater treatment. Applied Chemical Engineering Journal Volume 450, Part 2, 15 December 2022, 138107.

評(píng)價(jià)了摻雜Fe和Cr的TiO₂基光催化劑作為移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）的前處理和后處理方法，作為處理真實(shí)橄欖油加工廢水（OMW）的可能方案。采用濕化學(xué)法合成了光催化劑，并通過(guò)X射線衍射（XRD）、拉曼光譜、紫外-可見(jiàn)漫反射光譜（UV-Vis DRS）和比表面積測(cè)量準(zhǔn)確地研究了其化學(xué)物理性質(zhì)。UV–Vis DRS測(cè)量結(jié)果表明，同時(shí)摻雜Fe和Cr的TiO₂晶格提高了可見(jiàn)光區(qū)域的光學(xué)吸收，導(dǎo)致相對(duì)于未摻雜的TiO₂（3.2 eV）和摻雜Fe的TiO₂（2.8 eV），它的帶隙為（2.1 eV），而摻雜Cr的TiO₂顯示出最低的帶隙值（1.9 eV）。XRD圖譜和拉曼光譜表明，銳鈦礦是所有制備的光催化劑的主要晶相，F(xiàn)e和Cr離子有效地插入到TiO₂晶格中。Cr摻雜的TiO₂沒(méi)有改變與TiO₂（8nm）相等的平均晶粒尺寸，而對(duì)于Fe摻雜的TiO₂，其低于其他TiO₂，為6nm。摻雜催化劑的比表面積值高于純TiO₂，F(xiàn)e和Cr共摻雜TiO₂的值為97 m²g^-1.在模擬太陽(yáng)光照射下，光催化處理OMW 3小時(shí)，從總多酚（TPHs）、化學(xué)需氧量（COD）、生物需氧量（BOD5）和生物可降解性（BOD5/COD）方面進(jìn)行了評(píng)估。對(duì)于未經(jīng)處理和生物處理的OMW，摻雜Fe的TiO₂顯示出最高的TPHs去除率。當(dāng)添加H₂O₂（最佳用量為0.5 g L^-1）時(shí)，F(xiàn)e-Cr-TiO₂具有最佳的光催化性能，TPHs去除率高達(dá)97%，生物降解性提高從0.22提高至0.33，使出水適合后續(xù)生物處理。當(dāng)光催化過(guò)程作為OMW的后處理進(jìn)行研究時(shí)，F(xiàn)e-TiO₂表現(xiàn)出最佳的活性，并且添加0.5g L^-1的H₂O₂足以使廢水符合意大利關(guān)于廢水處理至地表水的法規(guī)。

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