铁基材料活化过硫酸盐降解水中抗生素的研究进展

抗生素广泛应用于医药和养殖行业,排入水体中的抗生素严重威胁了生态安全和人体健康.目前,常规污水处理过程对抗生素降解效率较低,基于硫酸根自由基(SO₄^·-)的高级氧化技术逐渐成为水处理领域的研究热点之一.铁基材料廉价易得,在活化过硫酸盐（PS）降解水中抗生素领域展现出一定的应用前景.本文重点综述了几种典型铁基材料在活化PS降解水中抗生素的研究进展,分析了pH、重复使用性等影响铁基材料实际处理效果的因素,并对铁基材料活化PS的发展前景进行了展望,旨在为拓展铁基材料环境应用和阐明PS活化机制提供重要参考.结果表明:铁（氢）氧化物、零价铁（ZVI）和铁硫化物等铁基材料活化PS产生的SO₄^·-和羟基自由基（HO·）对抗生素降解起关键作用.与传统铁基材料相比,复合型铁基材料表现出更加优异的催化性能和稳定性.此外,高价铁和单线态氧也被证明对铁基体系催化降解抗生素起重要作用.现阶段缺乏考察铁基材料/PS体系降解实际水体中抗生素性能和机理的研究;同时,单原子铁催化剂等新型铁基材料活化PS降解抗生素的性能及机制也有待进...     

金属有机框架材料吸附去除水中有机砷的研究进展

有机砷作为饲料添加剂在家禽养殖中被广泛使用,并伴随着家禽粪便大量进入环境中. 进入环境后有机砷容易被生物降解或(光)化学氧化转化为剧毒的无机砷,危害环境和人体健康. 因此,高效处理有机砷污染受到广泛关注. 金属有机框架(metal organic frameworks, MOFs)材料因其具有孔隙率和比表面积大、孔道尺寸可调、易功能化改性和材料性能可定制等特点,在水体污染物的去除中展现了良好的应用前景. 本文综述了目前MOFs材料作为吸附剂去除水环境中有机砷的最新研究进展,介绍了吸附有机砷MOFs材料的种类、制备方法和吸附性能,总结了MOFs材料吸附有机砷的关键影响因素,并归纳了不同类型MOFs材料吸附的再生方法和稳定性. 最后,指出了当前MOFs存在的技术缺陷及限制工程应用的关键因素,并提出相对应的建议及解决措施.      

MOFs材料在废水污染物吸附治理中的应用研究进展

介绍了国内外MOFs材料吸附去除废水中各种污染物的研究进展,主要针对重金属离子(Hg²⁺、U⁶⁺、Cr⁶⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Co²⁺、Sb⁵⁺、Sr²⁺)及类金属离子(As³⁺、As⁵⁺)、有机污染物(染料分子、芳香化合物)等的去除,分析了MOFs及改性MOFs材料对废水中污染物的吸附性能;展望了MOFs材料在废水污染物吸附治理中的应用前景,提出高稳定性及具有催化性质的MOFs材料是用于废水中污染物吸附治理的理想材料。     

碳纳米管催化电极处理难降解有机物研究进展

难降解有机物严重污染环境和威胁人类身体健康,因此难降解有机物的治理技术研究是目前水污染防治研究的热点与难点。碳纳米管(CNTs)由于具有独特的一维结构、良好的化学稳定性、优异的电荷传导性能以及独特的电学性能,近些年被广泛应用做电极材料。介绍了碳纳米管的电化学特性,对碳纳米管催化电极的制备、催化反应机理及其在有机污染物处理过程中的应用进行了概述,并对其应用前景进行了展望。     

全氟辛酸光催化材料应用及降解机理研究进展

全氟辛酸（PFOA）是一种广泛存在于环境介质中的典型全氟化合物,具有高毒性、难降解等特点,严重威胁生态环境安全及人类遗传、免疫、神经和生殖健康,其环境危害和风险防控引起广泛关注。光催化技术具有反应条件温和、处理效率高、应用成本低且无二次污染等优势,在PFOA的降解处理方面具有广阔应用前景。为研发活性强、可见光吸收性能好、稳定性高的新型光催化材料,实现水中PFOA的高效降解,系统梳理了近20年来PFOA光催化降解材料制备的相关研究,对不同光催化降解材料的降解特性及存在问题进行全面分析;结合现有材料对PFOA的光催化降解,总结光催化降解材料的反应机理及活性增强机制,阐明PFOA的光催化降解路径。     

铁基有机框架材料对水中四环素的去除研究

铁基-有机框架材料(MIL-53)具有稳定性强、催化效率高且环境友好等优点。该文以典型抗生素-四环素(TC)为目标污染物,实验研究了可见光(Vis)条件下MIL-53对过一硫酸盐(PMS)的催化活化性能,以及MIL-53的合成时间和温度、材料投加量、溶液初始pH等因素对TC催化降解的影响。结果显示,以MIL-53为光催化剂,PMS为氧化剂和电子受体,Vis为激发光源建立的光催化降解体系(MIL-53/PMS/Vis),能高效降解TC;MIL-53的合成条件对TC的降解具有一定影响,温度过低(120℃)或过高(150℃),合成时间过短(12 h)时,会导致TC的降解不够彻底,而合成温度为150℃,时间24 h时,TC的降解将更彻底(95%)。MIL-53的最佳投加量为0.2 g/L;初始pH对TC的降解影响较小,在pH为3～9范围内TC的降解率均能达到95%以上。MIL-53/PMS/Vis有机物催化降解体系不仅绿色环保,pH适用范围广,而且降解效率高,具有广阔的应用前景。     

金属-有机框架材料在废水脱色处理中的应用进展

合成染料的高毒性、难降解性等引发的环境问题受到广泛关注，因此开发新型废水处理脱色剂及高效脱色工艺对染料进行无害化处理是染料脱色领域的研究重点。金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是金属与有机配体通过配位键自组装而成的杂化晶态多孔材料，具有高孔隙、大比表面积、丰富的活性位点等结构优势，成为染料脱色研究的热点材料。本文根据废水中的染料脱色工艺分别综述了近年来MOFs作为吸附剂进行吸附脱色，MOFs作为漆酶载体进行生物降解脱色，MOFs作为催化剂进行光催化脱色，MOFs作为过硫酸盐活化剂进行高级氧化脱色，以及MOFs作为前驱物煅烧生成金属氧化物催化脱色等的研究进展。本文最后对MOFs在染料脱色领域的研究进行了总结，并对未来的研究方向进行了展望。     

室内空气污染净化技术的现状与发展趋势

通过对影响室内空气质量的化学、物理和生物污染因素的了解,全面分析了目前主要的室内空气净化技术(吸附过滤技术、低温等离子体技术、臭氧技术和光催化技术)在实际应用中的优缺点,重点评述了光催化技术的原理和利用光催化技术在室内空气净化中取得的最新科研成果(如抗菌防霉内墙材料、防污自洁材料、自动无毒化材料),说明光催化技术是一种有待不断发展和完善,具有广阔前景的新技术,并且已经成为室内空气污染净化技术发展趋势。     

光催化处理含酚废水研究进展

含酚废水主要来源于煤化工、石油化工和以苯酚或酚醛为原料的生产过程,毒性高、难降解,对所有生物个体都有毒害作用。高浓度的含酚废水可回收利用,而目前对低浓度含酚废水还没有理想的处理方法。文章阐述了半导体光催化材料光催化降解机理和光催化剂的研究进展,重点讨论了光催化材料在处理含酚废水中的应用,并对光催化材料应用的发展前景进行了展望。     

MOFs在水处理应用领域研究的文献计量学分析

金属有机框架（MOFs）材料具有比表面积大、孔隙率高,结构和功能可调等优异特性,在水处理领域应用广泛。为深入了解MOFs在水处理应用领域的研究热点和发展趋势,采用文献计量学方法,利用VOSviewer软件对Web of Science TM核心合集数据库中MOFs在水处理应用领域相关文献进行定量分析。结果表明：1995—2021年MOFs在水处理应用领域研究发文量共1 281篇,发文量总体呈逐年递增的趋势;中国是该研究领域发文量和总被引次数最高的国家,发文量达800篇,但篇均被引次数相对较低;Jhung S H是该领域最富有成效的作者,其发表的14篇论文总被引次数为1 657次。该领域研究热点为使用MOFs改性复合升级材料（如MOFs衍生碳、MOFs膜等）及运用吸附去除、催化降解等方式处理水中的染料、重金属离子等典型污染物,未来应注重低廉高效合成方法的探索,材料稳定性和可重复性的提升以及改性方式和污染物结构特性的构效关系,复合物或衍生物的作用机制等方面的研究。     

漂浮型Ag系/g-C3N4/TiO2可见光催化材料去除微囊藻毒素

文章结合藻类污染水体的特征,以铝盐改性的膨胀珍珠岩(mEP)为漂浮载体,采用溶胶凝胶-浸渍沉淀法制备漂浮型Ag系(Ag₃PO₄、Ag₂CrO₄)、氮化碳(g-C₃N₄)共修饰TiO₂的可见光催化材料,用于微囊藻毒素(MC-LR)的原位修复。对光催化材料使用SEM、N₂吸附/脱附、FTIR等分析方法进行材料表征。通过研究Ag₃PO₄-g-C₃N₄-TiO₂/mEP和Ag₂CrO₄-g-C₃N₄-TiO₂/mEP 2种复合光催化材料吸附过程的反应动力学和光催化降解动力学,探讨2种材料对MC-LR的吸附和光催化降解能力。光催化除MC-LR过程中活性基团贡献率为 h⁺>·O     

TiO2光催化净化城市隧道中NOx的行为及经济性

考察了TiO₂光催化降解模拟城市隧道尾气中NO_x的催化行为,并以一个长度为1km和高度为5m的双向两车道城市隧道为研究对象,分析了其应用的经济性.结果表明,煅烧温度为400℃制备的TiO₂-400催化剂的NO吸附性能和光催化性能最佳,NO_x最大转化率为30%.不同的气体组成会显著影响光催化剂对NO_x的吸附和光催化性能,其中对于NO竞争性吸附抑制效应的影响为CH₄≈CO₂>CO,而对于光催化性能的促进效应影响为CO > CH₄ > CO₂.增大紫外光辐照度可提高光催化活性,但降低了催化剂的稳定性.紫外光辐照度为6.4μW/cm²为合适的光照强度.增加催化剂的用量可显著增强NO的吸附性能和光降解NO_x的稳定性.当催化剂用量为15mg/cm²时,NO吸附容量为0.88mg/g,催化剂的稳定时间可达110min.通过简要分析该技术的经济性,表明光催化降解城市隧道NO_x的成本较低,具有良好的经济性.     

SiO2纳米颗粒内嵌强化介孔TiO2单晶光催化降解盐酸四环素

吸附性能和光生载流子的分离效率是决定光催化降解抗生素的主要因素.为提高介孔TiO_2单晶(MSCs)的吸附性能和光生载流子的分离效率,在MSCs内部构建SiO_2纳米颗粒吸附结构.同时,利用表面光电压谱、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射等研究其结构特性.最后,以盐酸四环素为抗生素代表,通过控制SiO_2纳米颗粒比表面积,考察SiO_2对复合材料吸附及光催化性能的影响.结果表明,SiO_2纳米颗粒与TiO_2单晶复合显著提高了材料的吸附性能,表面保护蚀刻进一步提升了材料的比表面积.实验条件下,高比表面积SiO_2-TiO_2单晶复合材料(KSiO_2@TiO_2)对盐酸四环素的平衡吸附量、降解效率、降解速率常数和矿化率分别达到了0.96 mg·g-1、90.2%、0.0079 min-1、54.4%,分别是MSCs的4.4、1.5、2.6和3.1倍.副产物分析表明,SiO_2复合介孔单晶材料更易将盐酸四环素降解为小分子物质.     

MOFs材料储氢量影响因素研究进展

总结了MOFs作为储氢材料的研究现状,分别讨论了比表面积和孔径、开放金属位点、客体金属离子掺杂、有机配体功能化、配体骨架贯穿等结构特性对MOFs材料储氢性能的影响,最后对MOFs作为室温低压储氢材料的应用进行了总结和展望。     

抗生素与重金属复合污染废水处理的研究进展

随着越来越多的污染物进入环境,水体抗生素和重金属复合污染问题已引起学者们的关注.在归纳和总结抗生素和重金属相互作用机理的基础上,综述了抗生素和重金属复合污染废水主要处理技术的研究进展,并总结了其作用机理及优缺点.结果表明:抗生素和重金属的相互作用主要受到抗生素官能团的种类、重金属离子的类型和溶液pH的影响;吸附法是当前应用最多的方法,而光催化法和人工湿地法具有广阔的应用前景,将絮凝剂或零价铁基改性能够增强抗生素和重金属复合污染废水的处理效果,各种方法相结合对处理水体抗生素和重金属复合污染有较大潜力.建议今后研究应着重关注以下几个方面:①各种处理技术在实际环境水体中的应用;②复合污染的环境影响及相关法规标准的制订与完善;③新污染物抗性基因的生成机理及其影响因素.      

铁基双金属催化剂活化过硫酸盐去除水中抗生素研究进展

近年来,抗生素残留物在多种水体中被普遍检出,对水生态环境和人类健康造成严重威胁.基于活化过硫酸盐高级氧化作用去除水中抗生素污染物,以其氧化性强、选择性高和pH适用范围宽等特点成为研究热点.低成本、高稳定性和催化性能优异的铁基双金属材料能有效活化过硫酸盐,它弥补了单一铁元素活化剂易失活、效率低和容易产生二次污染等缺陷.针对尖晶石铁氧体、铁基层状双金属氢氧化物和铁基普鲁士蓝类似物3种典型铁基双金属催化剂,开展其活化过硫酸盐降解抗生素的研究分析,系统讨论了铁基双金属活化过硫酸盐的几种内在驱动机制,并分别对自由基、单线态氧和高价金属的产生,电子转移和过硫酸盐直接氧化过程进行了梳理.最后,总结了活化过硫酸盐技术处理氟喹诺酮类、磺胺类、四环素类与β-内酰胺类抗生素等4种典型抗生素的一般降解途径,为今后研究铁基双金属催化剂及其改性、衍生物和复合物等在活化过硫酸盐技术中的应用提供参考.     

Pd/Fe0双金属复合催化纤维降解水中痕量亚硝基二甲胺

存在于环境水体中的亚硝基二甲胺(NDMA)是一种强致癌性有机物,采用零价铁催化还原技术可以将其降解转化为低毒性物质,针对水中痕量NDMA的去除,需要深入开展基于高效零价铁材料、还原性能及还原机制方面的研究.以聚丙烯(PP)纤维为基材,采用紫外辐射接枝-金属离子配位-化学还原方法制备了含Pd/Fe~0双金属的复合催化纤维(Pd/Fe~0-PP-gAA),开展水中亚硝基二甲胺的去除研究.通过SEM、ICP-AES和XPS分析等对Pd/Fe~0/PP-g-AA进行表征.研究了不同制备条件和反应条件下,复合催化纤维对NDMA的降解性能.结果表明,丙烯酸单体质量分数为20%时,通过配位还原制备的复合催化纤维对NDMA的催化降解效果最佳,降解过程符合准一级反应动力学模型.在痕量浓度范围,NDMA初始浓度和溶液pH对复合纤维还原NDMA的性能影响不大.CO_3~(2-)和NO_3~-的存在显著抑制NDMA的降解,SO_4~(2-)、HCO_3~-和腐殖酸的存在对NDMA降解影响较小.     

b-N-TiO2/Ag3PO4复合光催化材料的制备及光催化降解有害藻的研究

为了获得高效、低能耗的藻污染控制方法,通过煅烧-沉淀法制备出b-N-TiO₂/Ag₃PO₄复合光催化材料,通过SEM、TEM、XRD、XPS、UV-Vis等表征手段对材料的整体形貌、表面结构和光响应性能进行测试分析.结果表明:①b-N-TiO₂均匀分布在Ag₃PO₄表面,增强了对可见光的响应,并促进了光生电子-空穴对的分离.②b-N-TiO₂/Ag₃PO₄（0.2T/A）复合光催化材料降解铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）细胞中叶绿素a（Chla）的效果最好,其拟一级动力学方程速率常数分别比纯Ag₃PO₄和b-N-TiO₂高2.73和7.72倍,经过8 h可见光催化后,对Chla的降解率为98.1%,且重复利用3次后降解率仍可达85.4%,具有较高的光催化稳定性.③固定化b-N-TiO₂/Ag₃PO₄复合光催化材料对实际地表水中的藻细胞和藻毒素具有良好的光催化降解性能.因此,b-N-TiO₂/Ag₃PO₄复合光催化材料在未来有害藻类污染的水处理中具有潜在的应用前景.      

氧化铜在环保领域的应用研究

氧化铜由于具有电、磁和光催化等特性,在多个领域都有着越来越多的应用。本文主要综述了氧化铜在环保领域的应用研究进展,阐述了其在烟道气脱硫、恶臭气体的吸附和废水中难降解污染物的治理等方面的研究现状,指出氧化铜的应用应朝着纳米氧化铜的方向发展。     

光催化技术处理抗生素废水研究进展

抗生素作为药用,在国内外应用广泛。但是由于抗生素本身物理化学性质,具有难去除、危害大等特点,造成严重的生态环境与人体健康问题。而由于目前能源紧张问题,越来越多的研究人员将目光投向光催化技术,由于光催化反应速率高,降解抗生素种类多等优势,被用于处理抗生素废水有着良好前景。本文对国内外常用光催化技术降解抗生素进行阐述,对比分析其优缺点,展望了光催化技术应用于处理抗生素废水的应用前景。