污染场地修复材料研发平台

 

针对不同类型的污染场地,以“环境友好”为基本原则,研发适用于地下环境的具有良好分散性、迁移性和缓释性能的修复材料/试剂,主要包括以下几类:

(1)微纳米高效吸附材料,如矿物吸附材料、人工吸附材料

(2)绿色高效淋洗材料,如表面活性剂、泡沫淋洗液等

(3)高级氧化/还原反应功能基材料,如氧缓释剂、氢缓释剂等

(4)土壤重金属固化/稳定化材料,如氢氧根缓释剂

(5)NAPLs多相强化驱替材料,如剪切稀化流体,胶态微泡沫等

(6)污染物增溶/增流材料,如表面活性材料、密度调控试剂等

(7)污染场地污染物阻截材料,如可渗透反应墙填料、阻截墙材料

(8)原位生物修复微生物菌剂

(一)新型Cr(VI)污染地下水的原位修复剂研发

1. 研究概述

在铬污染场地的修复中,地下水中Cr(VI)的修复主要采用异位抽取-处理和原位化学还原技术。针对生物修复剂在Cr(VI)污染地下水修复中的应用这一方向鲜有报道。而地下水Cr(VI)污染的原位生物修复药剂种类较多,如何选择经济、高效、绿色的修复剂,以及使其能够在地下含水层中高效的传输,持久有效目前仍然是人们普遍关注的热点和难点。本项目研发的修复剂具有高效、经济易得且对地下环境影响较小、生成三价铬沉淀稳定等特点,为Cr(VI)污染地下水的修复提供新的选择,减少二次污染等问题。

2. 成果简介

研发一种新型Cr(VI)污染地下水的原位反应带修复剂。主要由快速启动药剂、有机碳源(包含快速释放和缓慢释放两种基质)和化学稳定剂组成。其中主要部分为工业糖浆和乳化植物油,具有环境友好的特点。在实际应中,通过Cr(VI)还原菌及异化铁还原菌等相关菌群的作用下将毒性大、迁移能力强Cr(VI)还原为毒性小、迁移性能差的Cr(Ⅲ),形成具有良好稳定性的沉淀固定在地层介质上。具有还原效果好,稳定性高、操作简单和适应范围广的优点,在地下水温度范围内,pH4-10含水层能够发挥作用。

1为使用该修复剂反复去除Cr(VI) 的模拟实验。在该实验体系中一次性注入100ml的修复试剂后,可以看到在微生物作用下,在45天内,10次注入Cr(VI)污染物,每次都可以使Cr(VI)浓度降低到0.05mg/L以下。去除Cr(VI)的总量为62.4mg,体系仍具有一定还原能力,且Cr(VI)未出现反弹现象,能够保持稳定状态。图2为修复剂的去除原理示意图。

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    3. 今后重点研究内容

继续开展修复剂适用性和修复效果方面的研究,包括在复杂场地水文地质、水文地球化学条件下的应用;不断改进修复剂的注入参数和传质效率。

4. 代表性成果

[1] 陈子方,赵勇胜等,铅和铬污染包气带及再释放规律的实验研究,中国环境科学  2014,34(9):2211~2216

[2] 陈子方,焦维琦,白静,赵勇胜* 没食子酸还原六价铬反应动力学规律研究,中国环境科学2015.5, 355):1391-1396

[3] ZiFang Chen, YongSheng Zhao* and Qin LiCharacteristics and kinetics of hexavalent chromium reduction by gallic acid in aqueous solutionsWater Science & Technology2015.3.31, 71.11p1694-1700

[4] Zi-Fang Chen, Yong-Sheng Zhao*, Jia-Wen Zhang and Jing Bai,  Mechanism and Kinetics of Hexavalent Chromium Chemical Reduction with Sugarcane Molasses, Water, Air, & Soil Pollution ,Vol.226, Issue 11, 2015.10

[5] 陈子方、李琴、赵勇胜*Al(III)对糖浆溶液中有机还原物质还原六价铬的影响,中国环境科学2015.12, 3512):3628-3633

[6] Zi-Fang ChenYong-Sheng Zhao*Qin LiInfluence of Fe(III) on Cr(VI) Reduction by Organic Reducing Substances from Sugarcane MolassesWater, Air, & Soil Pollution ,Vol.227, Issue 19, 2016.

[7] 陈子方,焦维琦,白静,赵勇胜*,没食子酸还原六价铬反应动力学规律研究,中国环境科学2015.5, 355):1391-1396

[8] ZiFang Chen, YongSheng Zhao* and Qin LiCharacteristics and kinetics of hexavalent chromium reduction by gallic acid in aqueous solutionsWater Science & Technology2015.3.31, 71.11p1694-1700

[9] Zi-Fang Chen, Yong-Sheng Zhao*, Jia-Wen Zhang and Jing Bai, Mechanism and Kinetics of Hexavalent Chromium Chemical Reduction with Sugarcane Molasses, Water, Air, & Soil Pollution ,Vol.226, Issue 11, 2015.10

[10] 陈子方、李琴、赵勇胜*Al(III)对糖浆溶液中有机还原物质还原六价铬的影响,中国环境科学2015.12, 3512):3628-3633

[11] Zi-Fang ChenYong-Sheng Zhao*Qin LiInfluence of Fe(III) on Cr(VI) Reduction by Organic Reducing Substances from Sugarcane MolassesWater, Air, & Soil Pollution ,Vol.227, Issue 19, 2016.

   [12] Lingzi ZhaoYongsheng Zhao*Bingjun YangHonghui TengApplication of Carboxymethyl CelluloseStabilized Sulfidated Nano Zerovalent Iron for Removal of Cr(VI) in Simulated GroundwaterWater Air Soil Pollution, (2019.5) 230:113

发明专利:

[1] 赵勇胜,杨新如,新型Cr(VI)污染地下水的原位修复剂MOC及制法,国家发明专利,申请号:201910681691.9,已受理

5. 承担和完成的主要项目

[1] 松散地层地下水污染控制与修复技术研究,北京市创新能力提升计划项目,2013-2015,负责人:赵勇胜

[2] 石油化工类污染地下水修复技术研究,中国地质调查局项目,2012-2014,负责人:赵勇胜。

 

(二)基于纳米零价铁的地下水反应带修复技术

1.研究概述

纳米铁具有较强的还原能力,且反应速度快,能够对有机污染物和重金属进行修复。但纳米铁极易被氧化。因此,如何避免纳米铁的钝化、促进其在含水层中的迁移传质、避免孔隙堵塞就是需要解决的关键问题。通过淀粉、蔗糖对纳米铁进行改性、对纳米铁进行乳化(EZVI),较好的解决了纳米铁在原位反应带应用中存在的问题。

2.成果简介

1)针对地下水的硝基苯污染,研发了淀粉改性纳米铁、蔗糖改性纳米铁原位反应带,使硝基苯被还原为苯胺,然后对苯胺进行生物降解修复。对改性的纳米铁进行了迁移能力、传质能力、延长反应活性等方面的研究,淀粉、蔗糖等组分可以参与后续的生物降解修复作用,取得了很好的修复效果。

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2)构建了乳化纳米铁原位反应带,制备的乳化纳米铁粒径为50-150 nm,具有良好的分散性、不易团聚。研究发现生物和非生物过程都参与了对硝基苯的强化降解过程,而微生物对乳化油的分解比Fe(0)氧化过程提供了更多的电子,对硝基苯降解的贡献更大。

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3.今后重点研究内容

    后续拟针对改性纳米铁反应带对不同NAPLs污染含水层的修复效能及水文地质条件对改性纳米铁反应带修复NAPLs污染含水层修复效能的影响和机理进行研究,以进一步明确该技术的使用条件、不同场地条件下的运行参数和对多种代表性NAPL污染物的去除效率,为该技术的场地应用提供更详实的参考和理论依据。

4.代表性成果

[1] 董军、赵勇胜*等,垃圾渗滤液对地下水污染的PRB原位处理技术,环境科学2003.9,vol.24,No.5, p151-156

[2] 董军、赵勇胜*等,用双层PRB技术处理垃圾填埋场地下水污染的可行性研究,环境科学学报Vol.24,No.6,2004.11, p1021-1026

[3] 董军、赵勇胜*等, PRB技术处理污染地下水的影响因素分析,吉林大学学报(地球科学版)Vol.35,No.2, 20053月,p226-230

[4] Dongjun, Zhao Yongsheng et al, Laboratory study on sequenced permeable reactive barrier remediation for landfill leachate- contaminated groundwater, Journal of Hazardous Materials,Vol.161, issues 1, 2009.1P224-230

[5] Jun Dong, Yongsheng Zhao*etc., Effects of pH and particle size on kinetics of nitrobenzene reduction by zero-valent iron, Journal of Environmental Sciences, 2010, 22(11)1741-1747.

[6] 赵勇胜,李敬杰,董军等,配位体对地下环境中Fe()衰减硝基苯的强化作用,吉林大学学报(地球科学版), Vol.41, No.1, 2011.1, P247-251.

[7] 杨玲、赵勇胜*、马百文等,Fenton 和类Fenton 氧化处理地下水中BTEX及其动力学,环境工程学报Vol.5, No.5, 2011.5, P992-996

[8] 李卉,赵勇胜,杨玲,周冰等,蔗糖改性纳米铁降解硝基苯影响因素及动力学研究,吉林大学学报(地球科学版)42(增3)(2012245-251.

[9] 赵勇胜,马百文,杨玲等,纳米铁还原高浓度硝基苯的实验,吉林大学学报(地球科学版), Vol.42, SUP.1, 2012.3, P386-391.

[10] 苏燕,赵勇胜*,赵妍等,工业铁屑(零价铁)还原硝基苯影响因素研究,中国环境科学2012,328:1452-1455

[11] Jun Dong, Linjie Ding, Chunyu Wen, Mei Hong, Yongsheng Zhao. Effects of geochemical constituents on the zero-valent iron reductive removal of nitrobenzene in groundwater. Water and Environment Journal, 2013, 27: 20-28.

[12] Jun Dong, Chunyu Wen, Dengfeng Liu, Wenjing Zhang, Jintong Li, Hanjie Jiang, Chongwei Qin, Mei Hong. Study on degradation of nitrobenzene in groundwater using emulsified nano-zero-valent iron. Journal of Nanoparticle Research, 2015, 17: 31.

[13] Jun Dong, Yang Dong, Chunyu Wen, Song Gao, Liming Ren, Qiburi Bao. A 2D tank test on remediation of nitrobenzene-contaminated aquifer using in-situ reactive zone with emulsified nanoscale zero-valent iron. Chemosphere, 2018, 206: 766-776.

[14] Yongsheng Zhao, Lin Lin, Mei Hong*Nitrobenzene contamination of groundwater in a petrochemical industry site Front. Environ. Sci. Eng2019132):29

发明专利:

[1] 赵勇胜,马百文,杨玲,刘莹莹,孙威,周睿,纳米铁浆反应带原位修复硝基苯污染地下水的方法,专利号:ZL 201010221529.82011.11.2

[2] 赵勇胜,屈智慧,周睿,张伟红,焦立娜,王冰,一种原位修复石油污染地下水的方法,专利号:ZL 201110154224.42012.10.17

5.承担和完成的主要项目

[1] 重大环境污染事件污染场地净化与修复技术,国家863计划重大项目课题, 2008-2012,负责人:赵勇胜。

[2] 浅层地下水有毒有机污染物的原位修复技术与示范,国家水体污染控制与治理科技重大专项专题, 2008-2011,负责人:赵勇胜。

[3] 乳化植物油生物反应带原位修复硝基苯污染地下水效能研究,国家自然科学基金项目,2013.01-2016.12,负责人:董军

[4] 乳化纳米铁反应带修复NAPLs污染地下水研究,吉林省自然科学基金面上项目,2013.01-2015.12,负责人:董军

[5] 蔗糖改性纳米铁原位反应带修复硝基苯污染地下水研究,博士点基金,2014-2016,负责人:赵勇胜。

 

(三)基于纳米过氧化钙缓释材料的地下水反应带修复技术

1. 研究概述

基于H2O2的芬顿高级氧化技术是NAPL污染地下水修复的常用方法,但H2O2在地下环境极不稳定,分解半衰期很短,注入地下环境的H2O2很大一部分直接分解生成H2OO2,并没有参与芬顿反应,导致污染物降解效率和药剂利用率较低。寻求具有生成H2O2功能的缓释材料以及控制水相H2O2浓度的调节方法,可在保证芬顿反应高效进行的同时减少修复药剂损失,使该技术的修复效率获得提升。

2. 成果简介

成功制取纳米过氧化钙(CaO2)作为H2O2缓释剂,利用原位反应带修复的手段对地下水污染进行修复。该项研究制备出纯度高、粒径小的纳米CaO2,分析了该药剂在含水层中的溶解和迁移特性,明确了其在不同地层环境下的H2O2O2释放规律,掌握了基于CaO2的芬顿反应体系降解污染物的动力学过程和降解路径,以及不同形态和浓度的铁对降解效果的影响机制,详细探讨了利用该缓释材料对NAPL污染地下水进行修复的长效性和可行性。

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3. 今后重点研究内容

制备研发应对低渗透地层和非均质条件的迁移性能更强的纳米缓释材料,实现针对不同水文地质条件和污染情形含水层的高效修复;深入探讨氧化反应机理,如明确在固相铁存在条件下修复材料对污染物的降解途径和动力学过程;增大模拟实验的维度和尺度,长期对反应带的作用过程进行监测,明确反应带的发展演化过程和含水层内的微生物作用规律。

4. 代表性成果

[1] Chengwu Zhang, Tianyi Li, Jingyi Zhang, Song Yan, and Chuanyu Qin*. Degradation of P-nitrophenol Using a Ferrous-tripolyphosphate Complex in the Presence of Oxygen: The Key Role of Superoxide Radicals. Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 259, 118030.

[2] 董家麟, 付双, 周昊, 李天一, 秦传玉*. 纳米过氧化钙对地下水中硝基苯的类-Fenton降解效果. 中国环境科学, 2019, 39, 4730-4736.

[3] Hefei Wang, Yongsheng Zhao, Tianyi Li, Yan Su, Meng Yao, and Chuanyu Qin*. Fenton-like Degradation of 2,4-dichlorophenol Using Calcium Peroxide Particles: Performance and Mechanisms. RSC Advances, 2017, 7, 4563-4571.

[4] 李天一, 张成武, 郭超, 王贺飞, 呼博识, 秦传玉*. 纳米CaO2在含水层的迁移特性及对氯酚降解效果. 中国环境科学, 2017, 37, 3028-3035.

[5] Hefei Wang, Yongsheng Zhao, Tianyi Li, Zhen Chen, Yinan Wang, and Chuanyu Qin*. Properties of Calcium Peroxide for Release of Hydrogen Peroxide and Oxygen: A Kinetics Study. Chemical Engineering Journal, 2016, 303, 450-457.

5. 承担和完成的主要项目

[1] 纳米过氧化钙化学反应带原位控释氧化修复硝基苯污染地下水,国家自然科学基金,2016-2019,负责人:秦传玉

 

(四)基于胶态氢氧化镁的地下水原位稳定化技术

1.研究概述

    Mg(OH)2作为一种溶解度较低的碱类物质,具有缓释OH-的特性,能够使地下水长期维持在碱性环境,是良好的地下水重金属污染修复试剂,但Mg(OH)2悬浊液稳定性差易沉降、易被含水层介质吸附拦截、迁移性能差,限制了其在原位反应带技术中的应用。针对以上问题,利用表面活性剂对其进行改性,制备出分散性好、稳定性高的胶态Mg(OH)2,以提高Mg(OH)2原位反应带修复复合重金属污染地下水的效能(如图1);并通过与MgCO3复配,增强Mg(OH)2Cd的稳定化效果

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2.成果简介

胶态Mg(OH)2Cr(III)Pb(II)Cd(II)等重金属稳定化表现出一定的顺序性Cr(III)最先沉淀,其次是Pb(II),最后是Cd(II)反应均符合一级反应动力学。胶态Mg(OH)2能够显著提高介质的pH缓冲容量,介质表面的胶态Mg(OH)2缓慢释放OH-,使水pH长时间稳定在9左右。复合重金属在胶态Mg(OH)2反应带中的迁移分布均存在分带特性。胶态Mg(OH)2反应带对CrPb的稳定化效果较好,没有检测到可交换态,而对Cd的稳定化效果较差,可交换态的比重仍然较大(图2MgCO3Mg(OH)2可以形成互补,MgCO3能够有效的沉淀含水层中的CdMg(OH)2可以提供并维持稳定化所需的pH

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3.今后重点研究内容

    后续拟对工程控制参数对胶态Mg(OH)2稳定化重金属效果的影响进行研究,进一步明确该技术的使用条件、不同场地条件下的运行参数,为该技术的场地应用提供更详实的参考和理论依据。

4.代表性成果

[1]Jun Dong, Bowen Li, Qiburi Bao. In situ reactive zone with modified Mg(OH)2 for remediation of heavy metal polluted groundwater: Immobilization and interaction of Cr(III), Pb(II) and Cd(II). Journal of Contaminant Hydrology, 2017, 199:50-57. 

[2]Bowen Li, Chunyu Wen, Jun Dong*. Study on the stability, transport behavior and OH- release properties of colloidal Mg(OH)2. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2018, 549:105-111.

[3]Bowen Li, Chunpeng Zhang, Yan Li, Chunyu Wen, Jun Dong*, Meng Yao, Liming Ren. One-dimensional experimental investigation and simulation on the transport characteristics of heterogeneous colloidal Mg(OH)2 in saturated porous media. Journal of Contaminant Hydrology, 2018, 218:34-43.

5.承担和完成的主要项目

[1] 粘度改性与相转移催化协同强化原位氧化/还原修复DNAPL污染非均质含水层机理,国家自然科学基金项目2016.01-2019.12,负责人:董军

科研获奖

地下水有机污染场地控制与修复技术,吉林省科技进步二等奖,赵勇胜、董军、洪梅、刘娜、秦传玉、周睿、邹东雷、任何军、高松、白静、张兰英、张伟红、迟子芳,2016年。

 

(五)生物质炭催化硫化物修复氯代烃污染地下水

1 研究概述

化学还原脱氯被认为是氯代溶剂尤其是高卤代溶剂污染地下水的有效修复技术之一,非金属硫化物(包括H2S, HS-, S2-,Sx2-等)是在环境中广泛存在的还原剂,同铁基还原材料相比,具有更好的水溶性、迁移性、还原性及碱性条件下的亲核性。然而,有研究表明单纯使用硫化物却不能有效还原有机污染物,其处理含有硝基或卤素的氧化性有机污染物存在热力学可行,但动力学及其缓慢的特点。因此利用氮掺杂炭材料和生物质炭催化硫化物降解氯代烃类污染物污染地下水的修复研究,为氯代烃污染地下水的修复提供新的思路。

2. 成果简介

合成制备了一种新型氮掺杂碳材料和廉价的生物质材料,可有效催化硫化物还原硝基化合物,同时也可催化氯代烷烃和烯烃的还原,同时发现N的掺杂可提高电子转移速度,进而提高催化效率,该材料适用于宽泛的pH、温度、溶解氧等条件,在污染沉积物、地下水治理中具有广泛的应用前景。

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3. 今后重点研究内容

污染地下水修复新材料及非金属还原脱氯新技术研发,包括研发具有吸附阻截及催化作用的生物质材料,非金属硫化物还原氯代烃机制、污染物快速阻截与原位催化还原组合修复技术、化学还原与生物修复组合修复新技术研发等。

4. 代表性成果

[1] Na Liu, Longzhen Ding, Haijun Li, Mingjun Jia, Wenxiang Zhang, Nihong An. N-doped nanoporous carbon as efficient catalyst for nitrobenzene reduction in sulfide-containing aqueous solutions, Journal of Colloid and Interface Science.2017, 490: 677–684.

[2] Ding Longzhen, Zhang Pengpeng, Luo Hong, Hu Yongfeng, Norouzi Banis Mohammad, Yuan Xiaoling, Liu NaNitrogen-Doped Carbon Materials as Metal-Free Catalyst for the Dechlorination of Trichloroethylene by Sulfide, Environmental Science & Technology, 2018,52(24),14286-14293.

[3]刘娜,丁隆真,张朋朋,Composite material for catalytic treatment of contaminated soil and water and catalytic treatment method thereof. 20190528专利号 US 10,435,317 B2

5. 承担和完成的主要项目

[1] 多硫化钙修复 Cr(VI)污染地下水及其同位素分流效应,国家自然科学基面上项目, 2016-2019负责人:刘娜

[2] 氯代烃污染地下水修复新技术,吉林省发改委, 2019-2020负责人:刘娜

[3] 农业废弃物制备具有固氮活性生物质碳及其在土壤改良中的应用,吉林省科技厅应用基础研究项目,2013-2015,负责人:刘娜

(六)基于氧化石墨烯及修复材料的磁修复技术

1. 研究概述

针对地下水重金属污染问题,开发了氧化石墨烯基纳米零价铁(nZVI/rGO)、氧化石墨烯负载铁锰氧化物(MRGO-FMBO)、磁性氧化石墨烯印迹材料(MIIP)等系列修复试剂,有效实现了低渗透介质中重金属的高效去除。

2. 成果简介

1成功制备了具有微电解性能的nZVI/rGO修复材料,系统阐明了nZVI/rGO的微电解除铬Cr(VI)机制、迁移特性及磁修复潜力,提出了低渗透介质中铬污染去除的磁修复策略。

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2通过异相成核法成功制备了不同铁锰负载比例的MRGO-FMBO修复材料,揭示了其除砷As(III)的内在机制及影响因素,提出了低渗透含水层砷污染的磁修复技术。

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3采用原位沉淀/交联聚合法成功制备了磁性MIIP修复试剂,明确了其对重金属的选择吸附机制和迁移性能,提出了基于印迹材料的地下水磁修复技术。

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3. 今后重点研究内容

针对地下水中卤代烃(如:氯代烃)等有机污染问题,开发生物/光催化耦合系统、负载型nZVI修复材料等的化学-生物协同修复技术,以期实现地下水中氯代有机物的高效脱氯矿化。

4. 代表性成果

[1] Sha Tao; Hu Wenhua; Dong Jun; Chi Zifang*; Zhao Yongsheng; Huang Huazheng; Influence of the structure and composition of Fe–Mn binary oxides on rGO on As(III) removal from aquifers, Journal of Environmental Sciences, 2020, 88: 133-144.

[2] Ren Liming; Dong Jun; Chi Zifang*; Li Yan; Zhao Yongsheng; Jianan E; Rheology modification of reduced graphene oxide based nanoscale zero valent iron (nZVI/rGO) using xanthan gum (XG): Stability and transport in saturated porous media, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2019, 562: 34-41.

[3] Chi Zifang*; Huang Huazheng; Yin Ying; Ren Liming; Selective recycle of Cd(0) based on pH/T switchable controlled Cd(II) adsorption on ion-imprinted polymer. Fresenius Environmental Bulletin, 2019, 28: 7449-7460.

[4] Ren Liming; Dong Jun; Chi Zifang*; Huang Huazheng; Reduced graphene oxide-nano zero value iron (rGO-nZVI) micro-electrolysis accelerating Cr(VI) removal in aquifer, Journal of Environmental Sciences, 2018, 73: 96-106.

[5] Chi Zifang; Lei Jiansen; Ding Linjie; Dong Jun*; Mechanism on emulsified vegetable oil stimulating nitrobenzene degradation coupled with dissimilatory iron reduction in aquifer media, Bioresource Technology, 2018, 260: 38-43.

[6] Dong Jun, Ding Linjie, Chi Zifang*, Lei Jiansen, Su Yan. Kinetics of nitrobenzene degradation coupled to indigenous microorganism dissimilatory iron reduction stimulated by emulsified vegetable oil. Journal of Environmental Sciences, 2017, 54:206-216.

[7] Dong Jun, Wang Xu, Li Bowen, Chi Zifang*. Kinetics of BTEX biodegradation coupled with Fe(III) reduction by indigenous microorganisms in simulated underground environment. Desalination and Water Treatment, 2015, 54(8):2334-2341.

[8] 赵勇胜; 韩慧慧; 迟子芳*; 李琴; 康学赫; 刘茹雪. 渗透系数级差对污染物在低渗透透镜体中的迁移影响研究. 中国环境科学. 2018, 38(12): 4559-4565.

[9] 胡文华; 董军; 迟子芳*; 任黎明. 磁性Pb(II)表面印迹聚合物(Fe3O4/GO-IIP)的制备及谱学表征. 光谱学与光谱分析. 2017, 37(11): 3499-3503.

[10] 董军; 任黎明; 迟子芳*; 胡文华; 氧化石墨烯负载纳米零价铁(rGO-nZ)去除地下水中Cr()XPS谱学表征. 光谱学与光谱分析. 2017, 37(1): 250-255.

[11] 迟子芳; 任黎明; 董军; 一种地下介质中磁分离特性的氧化石墨烯负载纳米铁材料及其制备方法, 2018-6-26, 中国, 授权号: ZL201610301011.2.

5. 承担和完成的主要项目

[1] As(III)印迹材料定向修复砷污染地下水机理与效能研究,国家自然科学基金面上项目,2018.01-2021.12,负责人:迟子芳

[2] rGO-nZVI磁修复耦合氢自养生物修复Cr(VI)和硝酸盐复合污染地下水的机制与效能,国家自然科学基金面上项目,2020.01-2023.12,负责人:迟子芳

 

(七)基于多孔聚合物的环境修复材料的制备及应用

1. 研究概述

多孔聚合物材料由于具有大的比表面积、可调的孔道结构、丰富的官能位点作为环境修复材料已得到了广泛的关注。然而,如何提高其修复能力并且针对特定污染物实现靶向构筑,仍然是一个亟待解决的问题。该问题的解决将有利于基于多孔聚合物的环境修复材料的大规模实际应用,必将推动异位修复技术的发展。

2. 成果简介

1)利用溶解热法制备了两种具有较大比表面积的MOG光催化剂(JLUE-MOG-1JLUE-MOG-2)光催化-吸附去除水中盐酸金霉素。其中具有铁氧簇的JLUE-MOG-1在光催化-芬顿-吸附协同作用下可实现高浓度盐酸金霉素的进一步高效降解。该研究不仅开发了可循环利用的高效MOG光催化剂,也为抗生素废水的快速光催化降解提供了新的思路。

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2)利用原位生长技术制备了双金属MOG@cellulose气凝胶复合材料,并将其作为固定床吸附器填充材料去除盐酸金霉素,在连续操作24 h后,出水去除率稳定在95.0%以上。该研究为开发新的吸附床填充材料奠定了基础。

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3. 今后重点研究内容

针对多孔聚合物材料的靶向制备、选择去除的加强以及抗污染性能的提高这三个基本问题,我们将基于抗污染机理采用调控官能团、提高比表面积、降低材料尺寸等途径来制备具有高效率、低成本、易于再生的高性能环境修复材料,并探索其在水处理异位修复等方面的大规模实际应用

4. 代表性成果

[1] Meijun Liu, Donglei Zou, Taigang Ma, Zhi Liu, Haiyang Yu, Yangxue Li*, and Zhen-An Qiao*. Stable cellulose-based porous binary metal-organic gels as highly efficient adsorbents and their application in adsorption bed for chlortetracycline hydrochloride decontamination. Journal of Materials Chemistry A, 2020, 8, 6670−6681.

[2] Meijun Liu, Donglei Zou, Taigang Ma, Zhi Liu, and Yangxue Li*. Simultaneous efficient adsorption and accelerated photocatalytic degradation of chlortetracycline hydrochloride over novel Fe-based MOGs under visible light irradiation assisted by hydrogen peroxide. Inorganic Chemistry Frontiers, 2019, 6, 1388−1397.

[3] Yangxue Li*, Haiyang Yu, Feifan Xu, Qiaoyuan Guo, Zhigang Xie, and Zhiyong Sun*. Solvent controlled self-assembly of π-stacked/H-bonded supramolecular organic frameworks from a C3-symmetric monomer for iodine adsorption. CrystEngComm, 2019, 21, 1742−1749.

[4] Qianyuan Yang, Haiyang Yu, Yifan He, Zhi Liu, Bingbing Liu, and Yangxue Li*. Porous three-component hybrid hydrogen-bonded covalent organic polymers: design, synthesis and ciprofloxacin adsorption. European Polymer Journal, 2020, 123, 109445.

[5] Zhuoran Li, Feifan Xu, Zhi Liu, Chuanyu Qin, Hao Ren, and Yangxue Li*.Facile synthesis of novel porous self-assembling hydrogen-bonding covalent organic polymers and their applications towards fluoroquinolone antibiotics adsorption. RSC Advances, 2018, 8, 33516−33522.

[6] 李阳雪, 张芳园, 刘智, 洪梅, 白静, 张春鹏。一种氢键共价有机聚合物材料HcOP-7的合成方法, 发明专利,申请号:2019.12, 201911279102.0

    5. 承担和完成的主要项目

[1] 微纳米氢键有机骨架材料的可控制备及应用探索,国家自然科学基金青年科学基金, 2017.1-2019.12,负责人:李阳雪。

[2] 基于三组分杂化共价有机骨架材料的光催化吸附剂的设计合成及处理水中持久性有机污染物的研究,吉林省教育厅科学研究规划项目,2020.1-2021.12,负责人:李阳雪。