[00869618]新型纳米光催化剂研制及深度处理难降解废水性能

该项目是环境科学技术与材料科学的交叉学科，属于应用基础研究类，成果体现形式是系列高水平论文。医药、染料、印染等工业有机废水排放量大、且含有大量对人体健康能够产生长远不良影响的难降解污染物，是造成水生态环境破坏的重大污染源。目前，传统的好氧、厌氧生物处理技术，对这类难降解有机污染物的去除效果差，处理后的废水水质不能满足国家污水排放标准的要求，需要进行深度处理。因此，研究开发高效去除废水中难降解污染物的新技术，是国内外水处理领域的重要前沿课题。高级氧化技术(纳米光催化氧化、Fenton氧化、Oxone/Co2+氧化等)系利用活性极强且无选择性的自由基迅速氧化分解有机污染物，是去除废水中难生物降解污染物的有效方法，具有极大的开发潜力和良好的应用前景。该项目重点开展了高级氧化(重点是纳米光催化)技术深度处理难降解工业有机废水应用基础研究，历经10年，取得了较丰硕的成果：在国际SCI源期刊发表论文20篇，其中JCR一区论文13篇、JCR二区论文7篇，有5篇入选ESI高被引论文(Highly cited papers，TOP前1%)，论文被他引总频次已达1332次，并获得国家授权发明专利4项。主要研究成果：(1)针对光催化氧化技术存在的光催化剂量子效率低、可见光利用效率低、光稳定性差，严重制约其实际应用和产业化发展等瓶颈问题，该项目采用微观结构控制、掺杂和复合改性等技术，提高光催化剂的催化活性，拓宽光催化剂的光响应范围。现已研制出了锌、铋和N掺杂TiO₂三种系列共12个性能优良的新型纳米光催化剂，分别对其结晶、形貌、吸附性能、能带结构、化学结构、光化学性质和电子转移特性等进行了系统表征；将这些光催化剂应用于典型染料废水和抗生素医药废水的深度处理，取得了满意的光催化降解效果，并系统研究了特定形貌光催化剂的形成机理、复合光催化剂可见光催化性能的提高机理和污染物的降解机理，揭示了材料的微观结构、能带结构与光催化性能之间的关系，探索了高性能可见光催化材料可控构筑的新途径，为新型纳米光催化剂的制备和在难降解有机废水深度处理中的应用提供了理论依据。该研究方向已发表论文13篇，其中JCR一区论文6篇、JCR二区论文7篇，有4篇入选ESI高被引论文，论文被他引总频次已达756次，并获得国家授权发明专利4项。(2)采用Fenton和Oxone/Co2+氧化技术深度处理典型染料、抗生素医药废水和垃圾渗滤液。探讨了氧化体系对目标化合物降解的最佳操作条件；比较了各氧化体系降解操作条件的差异，该研究为难降解有机废水的深度处理开辟了新途径。该研究方向已发表JCR一区论文7篇，其中1篇入选ESI高被引论文，论文被他引总频次已达576次。