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科研动态 | 简单“钌”一下:分分钟实现新污染物彻底去除和细菌全杀
发布时间:2022年10月05日 点击数:

近日,我院于鑫教授团队冯明宝副教授在环境领域高水平期刊《Journal of Hazardous Materials》上发表了题为“Promoting selective water decontamination via boosting activation of periodate by nanostructured Ru-supported Co3O4 catalysts”的研究论文。本研究首次报道了钌(Ru)基材料作为一种高效活化剂可强化高碘酸盐(PI)氧化以实现水中新有机污染物的高效去除和病原菌的快速灭活,为开发新颖、高效、选择性净水技术提供了全新视野。

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研 究 背 景

高级氧化工艺(AOPs)已成为新污染物治理的主流工艺,其中,高碘酸盐(PI)因其化学稳定性和易于在原位化学氧化过程中运输和活化,已成为新污染物治理的后起之秀。然而,其同样存在反应速率低、活化剂易分解等问题。因此,目前亟待一种高效、可进行选择性氧化的环境好型水处理技术出现。

最近研究表明,钌基纳米复合材料已广泛应用于活化不同的惰性氧化剂(如过硫酸盐、过氧单硫酸盐、高锰酸盐和过氧乙酸)进行污染物去除。那么,钌基材料是否可以活化高碘酸盐以去除多种微污染物和灭活不同致病菌呢?针对这一问题,目前还未有研究。

图文摘要

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研究成果

该研究首次报道揭示了钌基纳米复合材料在新化学、微生物污染物处理上的优越性和巨大前景。

(1)Ru/Co3O4-PI体系2 min内能完全降解除磺胺甲恶唑(SMX)外的大部分内分泌干扰物,SMX在2 min内能降解70%,矿化率能达近100%,且转化产物的水生毒性比SMX母体要低。

(2)Ru/Co3O4-PI体系能够实现对不同病原菌“秒杀”,1 min内能去除6-log的细菌数量,表现出良好的消毒效率,表明其在水污染控制的多功能性。

(3)该体系通过新的氧独立途径产生了1O2·OH和HO2·-等多种活性物种,其中1O2为主要活性物种,故该体系具有一定的选择性氧化能力,SMX的减排性能不受多种共存水质组分的影响。

(4)未来应继续加强对钌基材料的功能修饰以增强其化学稳定性,从而实现更高效、更具选择性的可持续水体净化。

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Ru/Co3O4的X射线光电子能谱表征结果

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Ru/Co3O4-PI体系的反应机理探究

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Ru/Co3O4-PI体系对病原菌的灭活情况(a-b)细菌可培养性表征(c)细胞膜完整性表征


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。我院于鑫教授、博士生叶成松,化学化工学院博士后楼耀尹为本研究提供指导。



图、文 | 张凯婷

责任编辑 | 冯明宝

排版 | 吴晓倩


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