自产H2O2的光-类芬顿体系去除畜禽废水中抗生素的效能和机制研究
批准号:
52100181
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
邵彬彬
依托单位:
学科分类:
环境污染治理与修复
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
邵彬彬
中文摘要
抗生素污染已对生态环境及人体健康产生了严重危害。外源补充H2O2的类芬顿技术因其成本高、催化性能有限而在有机废水治理中受到极大限制。通过结合光催化产H2O2与类芬顿过程构建出自产H2O2的光-类芬顿催化技术在有机废水治理中展现出广阔的应用前景。本项目拟将三维多孔结构的g-C3N4纳米片(3D g-C3N4)和磁性MnFe2O4纳米颗粒进行复合,通过优化制备条件获得高效的S型MnFe2O4/3D g-C3N4异质结催化剂材料。基于该异质结材料构建出自产H2O2的非均相光-类芬顿催化体系,并应用于畜禽废水中抗生素污染的去除研究。通过静态模拟废水实验及动态实际废水连续处理实验考察该催化体系对抗生素的去除效能。通过实验检测、技术表征及理论计算深入分析该催化体系自产H2O2及去除抗生素的内在过程及机制。本研究有望为发展一种绿色经济高效的废水中抗生素污染治理方法提供理论依据及实践参考。
英文摘要
The antibiotic pollution has caused serious harm to the ecological environment and human health. The Fenton-like technology need be supplemented with H2O2 reagent is greatly limited in the treatment of organic wastewater due to its high cost and limited catalytic performance. The photo-Fenton-like catalytic technology based on in-situ H2O2 production by combining photocatalytic H2O2 production with Fenton-like process has shown a broad application prospect in organic wastewater treatment. Herein, the efficient S-Scheme MnFe2O4/3D g-C3N4 heterojunction composite have been prepared firstly. Then, a heterogeneous photo-Fenton-like catalytic system based on in situ H2O2 production has been built by using the composite, and applied it for the removal of antibiotic pollution from livestock wastewater. The removal efficiency of antibiotic was investigated by static experiments of simulation wastewater and dynamic continuous removal experiments of actual wastewater. The internal process and mechanism of the H2O2 production and the removal of antibiotics in this catalytic system were analyzed through experimental detection, technical characterization and theory calculation. This study is expected to provide theoretical basis and practical reference for the development of an environment-friendly, economical and efficient method for the treatment of antibiotic contaminated wastewater.
抗生素这类新型环境污染物已对生态环境和人类健康造成严重危害,有效控制水体中的抗生素类污染物已成为研究热点。传统的污染物控制技术存在处理效率低、二次污染、成本高等问题,因此急需研发出新型高效的污染物处理技术。利用太阳能的光催化技术便是一种高效、节能、环保的新技术,其在环境污染治理方面展现出极大的应用前景。外源补充 H2O2 的高级氧化技术因其成本高、催化性能有限而在有机废水治理中受到极大限制。通过结合光催化产 H2O2 与光催化降解过程构建出自产H2O2 的高效催化技术在有机废水治理中展现出广阔的应用前景。本项目构建了多种多孔g-C3N4材料及g-C3N4基S型复合光催化材料,并探究了这些材料光催化产H2O2、光催化或光-类芬顿降解去除抗生素污染的效能及机理。相关研究主要分三个阶段进行了探究:多孔g-C3N4基光催化材料的优化制备与表征;多孔g-C3N4基光催化材料光催化产H2O2的效能与机理研究;多孔g-C3N4基光催化材料光催化或光-类芬顿降解抗生素污染的效能与机理研究。结果表明,相比于单一g-C3N4材料,S型g-C3N4基光催化材料展现出更好的光催化产H2O2及光催化降解抗生素的性能,同时,相比于单一的光催化体系,光-类芬顿催化体系对抗生素污染物展现出更好的催化去除性能。基于g-C3N4材料的光催化技术不仅高效、操作性强、可循环利用,安全、绿色环保符合“双碳”要求,而且g-C3N4材料的制备方法简单、成本低。综上,基于g-C3N4材料的光催化技术展现出较好的经济效益和社会效益,在废水治理、乡村振兴等实际应用中展现出广阔的应用潜力。
机器学习驱动内生Fe单原子/生物炭阻控湖泊底泥中ARGs的效能及机制研究
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批准号:2025JJ50218
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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:2025
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负责人:邵彬彬
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依托单位:
原位自产 H2O2 的非均相光-类芬顿体系去除养殖废水中抗生素污染的效能及机制研究
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批准号:2022JJ40077
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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:邵彬彬
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依托单位:
国内基金
海外基金