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科研动态 | 一种新颖的多功能高效净水策略:太阳光强化高碘酸盐氧化
发布时间:2022年08月22日 点击数:

近日,我院于鑫教授团队在环境领域高水平期刊Chemical Engineering Journal上发表了题为“Sunlight-activated periodate oxidation: A novel and versatile strategy for highly efficient water decontamination”的研究论文。本研究首次报道了太阳光作为一种天然活化剂可强化高碘酸盐(PI)氧化实现水中新污染物的高效去除,为开发可持续、多功能净水技术提供了一种全新思路。

研究背景

新污染物治理已成为国内外生态环境保护的重点任务,而高级氧化工艺(AOPs)是目前水处理工艺中高效去除新污染物的首选方案之一,其中基于PI的原位强化技术近年备受关注。但由于PI自身氧化能力较差,且现有活化材料(如羟胺、金属催化剂等)存在化学添加、金属浸出或非选择性氧化等问题,故构建具有选择性氧化特性的环境友好型水处理技术十分必要。

已有研究报道指出,太阳光可作为过硫酸盐、次氯酸等氧化剂的天然活化剂。那么,太阳光能否高效活化PI这一新型氧化剂,进而实现对新污染物的高效、选择性氧化呢?其影响因素、反应机理及产物毒性如何?太阳光/PI系统是否可用于消毒工艺及海洋污染修复?这些均成为开发面向新污染物治理的新型环境友好水处理技术亟需回答的问题。

研究成果

基于以上背景,本研究首次选用模拟太阳光(SSL)作为一种非化学添加的自然活化剂有效活化PI,系统探索该体系对各种新污染物的去除效率;深入探究该体系的反应活性物种;识别三种代表性药物污染物的转化产物并绘制转化路径;通过多种毒性预测手段评估转化产物的次生风险;并且探究该体系应用在高盐水中污染物去除和细菌消毒方面的多功能性。该研究首次报道了太阳光/PI系统对水中多种新污染物的氧化效能和反应机理。

结果表明:

(1)太阳光/PI系统在低PI剂量(5.0-30.0 μM)下能高效去除不同结构的新污染物;

(2)太阳光/PI系统产生了1O2、·OH和O2·-等多种活性物质,其中1O2是选择性消除水中新污染物的主要物质;

(3)经探究典型药物的转化路径及其产物毒性分析,发现转化产物的环境风险升高,但生物可降解性增强,需通过后续生物处理工艺加以控制;

(4)太阳光/PI系统对高盐废水中常见有机污染物均表现出优异的处理性能,且对水中病原菌的灭活效果显著。

总的来说,此研究使用无化学添加剂活化进行持续水净化,提供了一种新颖、高效、选择性氧化、绿色和多功能的氧化策略。

模拟/实际太阳光分别强化PI对各类新污染物的降解效能

三种典型药物及其降解产物的生物降解性(a)和急/慢性毒性(b)


研究团队

论文的通讯作者为我院冯明宝副教授,第一作者为2021级硕士生张凯婷。于鑫教授、区然雯副教授、曾华斌助理教授、博士生叶成松、硕士生张圣琪为本文共同作者。


文、图 | 张凯婷

责任编辑 | 冯明宝



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