双反应活性中心类芬顿氧化体系中微界面作用机制与自由基转化过程调控及其对高盐废水中毒害有机污染物的强化预处理技术原理
批准号:
52070095
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王津南
依托单位:
学科分类:
工业水处理与回用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王津南
中文摘要
本课题针对高盐废水治理与废盐资源化的技术需求,以高盐体系中毒害有机污染物(芳环、杂环类)的高效去除为目标,研究调控高盐胁迫下双反应活性中心类芬顿氧化体系中微界面作用机制与自由基转化过程以提升催化活性与稳定性,制备可高效利用氧化剂的双反应活性中心类芬顿催化材料。揭示催化材料晶貌结构与表面化学调控在类芬顿反应过程中与氧化剂、活性自由基以及有机污染物之间的构效关系,考察高盐体系中毒害有机污染物的降解行为与机理,结合分析毒害有机污染物的降解路径与中间产物,探讨抑制卤代消毒副产物生成的有效途径。在此基础上,阐明影响高盐废水预处理效果的主控因素与调控机制,构建水力循环式反应器,并综合考虑氧化剂利用率与总有机碳去除率,对类芬顿反应体系构建与中试运行条件进行优化,形成基于双反应活性中心类芬顿氧化技术为核心的高盐废水强化预处理工艺,为我国高盐废水治理与废盐资源化提供理论指导与技术支撑。
英文摘要
Faced with the problems of treatment and resource of salinity wastewater, this project aims at the removal of toxic organic pollutants from the high-salt and complex system. By improvement of micro-interface interaction and radical transformation of Fenton-like reaction system with dual-reaction centers, both catalytic activity and stability are significantly enhanced. According to this technical mechanism, Fenton-like catalysts with dual-reaction centers are prepared to enhance the utilization of oxidants. Furthermore, the influence mechanism of catalyst-base properties including structure, morphology, crystal phase and surface functionalization on radical production and pollutants removal are well illustrated. By analyzing the possible degradation route and intermediates of toxic organic pollutants during the reaction process, the pathway and mechanism for decrease of disinfection by-products is discussed. Based on the above research, spiral-flow type catalytic reactor is designed in which the catalyst activity, oxidants utilization and TOC removal are evaluated. Via systematically optimizing the operation conditions, the efficient Fenton-like technology is developed to remove the toxic organic pollutants from high salinity wastewater, which can provide the theory and technology guide to treatment and resource of high salinity wastewater.
高盐有机废水盐度高、组分复杂、治理难度大,由此带来的废盐处置难题不仅制约了化工行业的可持续发展,也成为化工企业安全环保事故频发的重要原因之一。类芬顿催化氧化法作为非选择性降解废水中毒害有机污染物的重要技术手段具有去除率高、运行成本低和操作简便等优势,在化工、印染、造纸等高污染行业有机废水治理中具有较大的应用前景。然而,在应用推广过程中,却面临着氧化剂利用效率低、催化填料长期使用后催化活性下降等问题。本课题针对高盐废水治理与废盐资源化的技术需求,以高盐废水中毒害有机污染物(芳环、杂环类)的高效去除为目标,研究调控双反应活性中心类芬顿氧化体系中微界面作用机制与自由基转化过程以提升高盐胁迫下的催化活性与稳定性,制备可高效利用氧化剂的双反应活性中心类芬顿催化材料,考察高盐废水中毒害有机污染物的降解行为与机理,阐明催化材料结构、形貌、晶相、表面功能化在反应过程中与活性自由基产率以及污染物去除率的构效关系。在此基础上,对催化降解高盐废水中毒害有机污染物的影响因素与调控机制开展研究,构建新型类芬顿反应器,并综合氧化剂利用效率以及总有机碳去除率,对类芬顿反应体系与操作条件进行系统考察和优化,从而形成基于双反应活性中心类芬顿氧化技术为核心的高盐废水强化预处理工艺。围绕上述研究内容和目标,申请人以唯一通讯作者发表SCI论文21篇(基金标注),其中影响因子大于10.0的论文15篇,以第一发明人申请相关发明专利14项,授权4项,其中有5项发明专利许可给环保企业,实现了知识产权收益;培养研究生12人。综上所述,本课题不仅阐明了类芬顿氧化体系中微界面作用对氧化剂利用效率与活性物种转化过程的影响机制,还建立了双反应中心与限域效应协同提升氧化剂利用效率和活性氧物种产率的有效途径,并在此基础上开发出具有重要应用价值的类芬顿催化材料,且成功应用于高盐体系催化降解废水中毒害有机污染物,完成了课题的目标任务与考核指标。
基于助催化剂调控光生载流子与界面反应的高盐复杂体系中光催化反硝化技术原理
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批准号:51878335
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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:2018
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负责人:王津南
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依托单位:
基于新型吸附剂吸附的水体中亲水性有机污染物及重金属的应急处置原理与技术
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批准号:51008152
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2010
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负责人:王津南
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依托单位:
国内基金
海外基金