功能性LDHs吸附-催化剂研制及其去除典型全氟化合物的机制
批准号:
51508327
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
杨一琼
依托单位:
学科分类:
饮用水工程
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
毛凌晨、杨琴淋、戴博琳、庞涛、陈姣
中文摘要
吸附法是去除典型全氟化合物(PFCs)的有效方法之一,如何提高吸附效率、实现吸附剂回收与再生是吸附法的核心目标。其难点是:如何构建一种功能性固相界面,既能实现典型PFCs的高效吸附,又能实现吸附剂的有效回收与再生,并且在吸附剂再生过程中可同步催化降解目标污染物。为此,本项目拟以LDHs为基体,以稀土金属(La、Ce)为催化活性组分,构建可原位有效吸附典型PFCs、异位高效催化热降解PFCs的功能性LDHs吸附-催化剂。系统表征功能性LDHs吸附-催化剂的结构特征,优化材料的制备方法,阐明其对PFCs的原位吸附机制以及PFCs在异位的催化热降解效果,系统评价功能性LDHs材料吸附及催化热降解前后的结构及活性变化,提出基于功能性LDHs吸附-催化剂的净水方法及技术原理,实现水体中PFCs污染物的富集、回收、无害化处理和吸附材料循环利用。
英文摘要
Adsorption is one of the effective ways to remove representative perfluorinated compounds and its objective is to improve adsorption efficiency for the recovery and regeneration of adsorbent. The challenge of this strategy is to develop a functional solid interface, which could efficiently adsorb typical PFCs, be effectively recovered and regenerated, and be able to achieve catalytic degradation of target pollutants during the regeneration process. In this respect, the project will plan to use the layered double hydroxides (LDHs) supported rare-earth metals (La, Ce) as functional LDHs adsorbent-catalyst in order to preform efficient In-situ adsorption and heterogeneous catalytic degradation of PFCs. The intention of project is to systematically characterization of the functional LDHs adsorbent-catalyst, optimizing the synthesize method, clarifying the mechanism of in-situ adsorption and the effect of heterogeneous catalytic thermal degradation of PFCs, systematically evaluating the variation of structure and activity, proposing the reasonable water purification method and its principle based on the functional LDHs adsorbent-catalyst in order to achieve the enrichment, recycling and harmless treatment of PFCs in the water.
全氟化合物(PFCs)作为一种新兴的持续性有机污染物引起广大环境工作者的关注,其在水环境中的广泛存在已威胁到人类健康。吸附法是去除典型全氟化合物的有效方法之一,如何提高吸附效率、实现吸附剂回收与再生是吸附法的核心目标。因此,本课题利用功能化层状双氢氧化物(LDHs)合成形貌及热稳定性可控等特点,构建了多金属掺杂、多种形貌的可原位有效吸附PFCs、异位高效催化热降解PFCs的功能性LDHs吸附-催化剂,用于水环境中全氟辛酸(PFOA)和消毒副产物(溴酸盐)的吸附去除。主要研究内容如下:(1)制备了系列不同金属比例的层状双氢氧化物,并以此为前驱体,制备了稀土金属铈掺杂的功能性LDHs吸附-催化剂,用于研究其对水中溴酸盐的吸附去除效果,并对其吸附动力学、水化学影响因素、吸附再生机理等进行了深入的探究,结果表明适量Ce 掺杂能在不影响LDHs层状结构的基础上显著提高材料的热稳定性,能够保证在焙烧温度达到650℃左右层状结构不塌陷,仍能通过“结构记忆效应”重新吸附水中阴离子污染物恢复层状结构,所得结果为后续全氟化合物吸附热降解提供理论依据;(2)通过调节反应温度、压力、溶液成分等因素可实现有效控制反应及晶体生长,制备了系列三维花状球状结构的功能性LDHs吸附-催化剂。结果显示,形貌改变后的LDHs材料空间结构发生了改变,与传统层状材料相比能够提高材料的吸附性能和热稳定性,对水中全氟辛酸、溴酸盐均具有较好的去除效果。(3)通过对比磁性离子交换树脂发现,MIEX树脂可有效去除水中PFCs,采用响应曲面获得了影响PFOA去除效率的关键参数,有望为其实际应用提供技术支持和理论支撑。上述研究结果表明功能性LDHs吸附-催化剂既能实现典型PFCs的高效吸附,又能实现吸附剂的有效回收与再生,并且在吸附剂再生过程中可同步催化降解目标污染物,能够实现水体中PFCs污染物的富集、回收、无害化处理和吸附材料的循环利用。
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A facile synthesis for porous CuO/Cu2O composites derived from MOFs and their superior catalytic performance for CO oxidation
MOF 衍生的多孔 CuO/Cu2O 复合材料的简便合成及其对 CO 氧化的优异催化性能
DOI:
10.1016/j.inoche.2017.09.027
发表时间:
2017-12-01
期刊:
INORGANIC CHEMISTRY COMMUNICATIONS
影响因子:
3.8
作者:
[Yang, Yiqiong, Dong, Han, Zhang, Xiaodong]
通讯作者:
Zhang, Xiaodong
Facile synthesis of Ag/KIT-6 catalyst via a simple one pot method and application in the CO oxidation
通过简单的一锅法轻松合成Ag/KIT-6催化剂及其在CO氧化中的应用
DOI:
10.1007/s10934-017-0406-1
发表时间:
2017-04
期刊:
Journal of Porous Materials
影响因子:
2.6
作者:
[Yang Yiqiong, Hou Fulin, Li Hongxin, Liu Ning, Wang Yin, Zhang Xiaodong]
通讯作者:
Zhang Xiaodong
Magnetic ion exchange resin for effective removal of perfluorooctanoate from water: study of a response surface methodology and adsorption performances
用于有效去除水中全氟辛酸盐的磁性离子交换树脂:响应面方法和吸附性能的研究
DOI:
10.1007/s11356-018-2797-1
发表时间:
2018-08
期刊:
Environmental Science and Pollution Research
影响因子:
5.8
作者:
[Yang Yiqiong, Ding Qiao, Yang Minhui, Wang Yin, Liu Ning, Zhang Xiaodong]
通讯作者:
Zhang Xiaodong
Facile synthesis of ZnO/Ag nanocomposites with enhanced photocatalytic properties under visible light
轻松合成可见光下具有增强光催化性能的 ZnO/Ag 纳米复合材料
DOI:
10.1016/j.matlet.2016.05.117
发表时间:
2016-10
期刊:
Materials Letters
影响因子:
3
作者:
[Yang Yiqiong, Li Hongxin, Hou Fulin, Hu Jingyi, Zhang Xiaodong, Wang Yuxin]
通讯作者:
Wang Yuxin
Bromate removal from aqueous solution with novel flower-like Mg-Al-layered double hydroxides
用新型花状镁铝层状双氢氧化物去除水溶液中的溴酸盐
DOI:
10.1007/s11356-018-2781-9
发表时间:
2018-07
期刊:
Environmental Science and Pollution Research
影响因子:
5.8
作者:
[Yang Yiqiong, Ding Qiao, Wen Dewei, Yang Minhui, Wang Yin, Liu Ning, Zhang Xiaodong]
通讯作者:
Zhang Xiaodong
共 7 条
磁性金属-有机骨架材料对水中典型全氟化合物的荧光识别和协同吸附-光热催化降解机制研究
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批准号:22ZR1444300
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2022
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负责人:杨一琼
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依托单位:
国内基金
海外基金