基于铁循环调控的地下水化学氧化修复新方法
批准号:
21936003
项目类别:
重点项目
资助金额:
303.0 万元
负责人:
张礼知
依托单位:
学科分类:
水污染与控制化学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
张礼知
中文摘要
我国地下水污染日趋严重,发展绿色经济、可操作性强的地下水有机污染修复新技术迫在眉睫。原位药剂注入化学修复已成为地下水污染修复的研究热点,但面临着药剂无法精准注入和稳定传输的瓶颈问题。鉴于铁矿物广泛存在于地下水沉积物中,铁循环直接影响到碳、硫、磷等元素的循环,本项目利用现代表征技术结合密度泛函理论计算手段,研究地下水典型有机污染物分子在铁矿物不同晶面上吸/脱附和氧化还原及电子转移过程,揭示铁矿物表面铁循环机制及环境效应,进一步探讨铁循环与地下水典型有机污染物迁移转化之间非生物耦合过程以及天然小分子配体等对这些非生物耦合过程的影响,筛选出天然小分子配体有效调控地下水沉积物中天然矿物表面铁循环,进而活化氧化剂,发展基于相互不反应的氧化剂和铁循环调节剂同时注入的地下水氧化修复新方法,实现地下水中有机污染物的高效氧化降解,突破传统地下水原位注入面临的瓶颈,发展高效地下水原位注入化学氧化修复新技术。
英文摘要
Groundwater pollution becomes more and more serious in China, so it is urgent to develop green, economic, and easy-handling organic polluted groundwater remediation technique. Development of in-situ injection chemical oxidation methods is a hot topic in the fields of groundwater remediation, but suffers from bottleneck problems of non-precise injection and instable transportation. Regarding that iron minerals widely exist in sediments of groundwater, and Fe(II)/Fe(III) redox (iron cycle) directly influences the cycles of C, N, S, and P elements, this project will utilize modern characterization techniques in combination with density of functional theory calculation to investigate the adsorption, the desorption, the redox, and electron transfer processes of typical groundwater organic pollutant molecules on the different facets of iron mineral nanocrystals, aiming to clarify the molecular mechanisms of iron cycles on the surface of iron minerals and the environmental effects of iron minerals in sediments and soils of groundwater. Next, we will check the abiotic coupling of iron cycle and the migration and transformation processes of typical groundwater organic pollutant molecules, as well as the influences of natural small molecule ligands on the abiotic coupling, and then screen out natural small molecule ligands to effectively tune iron cycle of iron minerals in sediments and soils of groundwater for the activation of oxidants, realizing the high efficient oxidation degradation of typical groundwater organic pollutants. This study will break the bottleneck problems of non-precise injection and instable transportation faced by the traditional in-situ injection chemical oxidation techniques, and develop iron cycle based in-situ injection chemical oxidation method for groundwater remediation, and then carry out field test of in-situ injection chemical oxidation within typical zones, and finally advances groundwater remediation techniques.
针对地下水污染原位化学修复技术面临的药剂无法精准注入和稳定传输的瓶颈问题,项目通过天然小分子配体调控地下水系统固有铁矿物的铁循环,发展地下水原位注入化学修复新方法。利用现代表征技术结合密度泛函理论计算手段,研究了地下水典型有机污染物分子在铁矿物不同晶面上吸附脱附和氧化还原及电子转移过程;揭示了天然有机小分子酸介导矿物铁循环与地下水污染物迁移转化的耦合机制以及天然小分子配体等对这些非生物耦合过程的影响;筛选了高效天然小分子铁循环调节剂,有效调控地下水沉积物中天然矿物铁循环;优化了天然有机小分子酸促进铁循环实现铁氧矿物高效芬顿氧化有机污染物工艺条件;发展了基于铁循环调控的地下水修复新材料和有机污染地下水的原位注入化学氧化修复新技术;开展了典型区域地下水原位注入修复试验,推动了地下水原位注入修复技术的发展。项目在Nature Sustain.、Nat. Comm.、 PNAS、Angew. Chem. Int. Ed.、Environ. Sci. Technol.、Water Res.等国内外主流期刊上发表学术论文49篇;申请/授权中国发明专利6项;培养硕博士研究生10人,培养出(在)站博士后4人,其中1人荣获2024年度博士后创新人才支持计划;项目负责人获2023年度湖北省自然科学二等奖。
氧空位-过渡金属双活性中心太阳光化学固氮材料合成及其催化机制研究
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批准号:21872061
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项目类别:面上项目
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资助金额:66.0万元
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批准年份:2018
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负责人:张礼知
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依托单位:
BiOCl层状结构相关的晶面依赖特性及其可见光催化性能增强
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批准号:51472100
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项目类别:面上项目
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资助金额:83.0万元
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批准年份:2014
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负责人:张礼知
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依托单位:
可见光光电催化/电Fenton耦合双池氧化系统构建及其典型农药污染物降解特性
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批准号:21177048
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:张礼知
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依托单位:
自掺杂光催化剂的设计、制备及其可见光光催化性能研究
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批准号:21073069
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2010
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负责人:张礼知
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依托单位:
柔性基体上无机半导体纳米结构的低温化学可控制造及其光电转换性能研究
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批准号:91023010
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2010
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负责人:张礼知
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依托单位:
基于核壳结构Fe@Fe2O3纳米线的污水处理技术及其相关机理研究
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批准号:20777026
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2007
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负责人:张礼知
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依托单位:
新型硫族化合物低维纳米结构膜的生长机理及其可见光光电转化和光解水性能
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批准号:20503009
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2005
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负责人:张礼知
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依托单位:
国内基金
海外基金