《水華環境下光催化除藻劑光-氧耦合驅動機制與效應研究》是依託武漢工程大學，由陳金毅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水華環境下光催化除藻劑光-氧耦合驅動機制與效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳金毅
- 依託單位：武漢工程大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水體富營養化和水華藻類污染是城市水體重大環境問題，充分利用自然條件和規律淨化環境污染是環保領域的研究熱點和發展趨勢。針對目前富營養化水體淨化和水華污染治理中除氮固磷和除藻、降解藻毒素研究的關鍵科學問題，本項目以陰離子型粘土水滑石為載體，將可見光激發下能利用水體溶解氧產生過氧化氫的氧化亞銅和鐵基礦物構建三元複合材料，利用水滑石的陰離子交換性能去除氮磷、吸附捕集藻細胞；利用氧化亞銅在水華藻類繁殖的自然光碟機動下直接活化溶解氧原位產生過氧化氫，與鐵基礦物構建原位異相光-Fenton體系，產生強氧化性的羥基自由基，徹底殺滅藻細胞和分解藻毒素，實現除氮固磷、捕集殺滅藻細胞和徹底降解藻毒素等多功能一體化耦合。考察複合材料光-氧耦合驅動下持續穩定的過氧化氫供給和高效催化分解為羥基自由基的機制和環境效應，探討複合材料的構效關係和多功能一體化集成的協同機理，為水華自然條件下的工業化套用提供理論基礎和技術支撐
結題摘要
水體富營養化和水華藻類污染是城市水體重大環境問題，充分利用自然條件和規律淨化環境污染是環保領域的研究熱點和發展趨勢。針對目前富營養化水體淨化和水華污染治理中除氮固磷和除藻、降解藻毒素研究的關鍵科學問題，本項目以陰離子型粘土水滑石為載體，將可見光激發下能利用水體溶解氧產生過氧化氫的氧化亞銅和鐵基礦物構建三元複合材料，利用水滑石的陰離子交換性能去除氮磷、吸附捕集藻細胞；利用氧化亞銅在水華藻類繁殖的自然光碟機動下直接活化溶解氧原位產生過氧化氫，與鐵基礦物構建原位異相光-Fen ton體系，產生強氧化性的羥基自由基，徹底殺滅藻細胞和分解藻毒素，實現除氮固磷、 捕集殺滅藻細胞和徹底降解藻毒素等多功能一體化耦合。我們通過對水滑石載體材料的系統化篩選和性能研究，對Mg/Fe、Mg/Al/Fe、Mg/Al、Mg/Al、Fe/Al等不同層板陽離子類型水滑石和硝酸根型、氯離子型等不同層間陰離子型水滑石的合成及對氮、磷、天然有機質（腐殖酸）、銅綠微囊藻的吸附捕集性能進行了深入研究，篩選出Mg/Al 水滑石（氯離子型）用於氮磷吸附去除和天然有機質、藻細胞的吸附捕集。 本項目通過考察氧化亞銅在可見光激發下持續穩定產生過氧化氫的性能，系統研究了水華環境條件（光照、溶解氧）變化對過氧化氫產生性能、藻細胞的殺滅性能、藻毒素的降解性能的影響。結果發現，氧化亞銅在可見光激發下，能持續穩定產生過氧化氫，實現過氧化氫連續12小時以上的持續穩定供給，為鐵礦石光催化分解過氧化氫產生羥基自由基奠定了基礎。通過對四種鐵礦石/水滑石複合材料對過氧化氫的分解性能比較研究，發現磁鐵礦具有較好的光照分解過氧化氫產生羥基自由基的性能。以此為基礎，我們選用水滑石/磁鐵礦/氧化亞銅三元材料作為本項目研究的新型複合材料，考察模擬水華發生時的自然光照、水體溶解氧濃度等因素對複合材料除藻性能和光催化降解藻毒素的性能的研究，探討了水華環境下光-氧耦合機制對複合材料除藻性能的影響。為利用水華環境下的自然條件和自然資源，實現除氮固磷、 捕集殺滅藻細胞和徹底降解藻毒素等需求提供了多功能一體化解決方案，研究結果符合預期構想，達到了預期目的。
