新型过滤式非均相电芬顿技术及其高效处理典型新兴有机污染物的研究

基本信息
批准号:21773129
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:周明华
学科分类:
依托单位:南开大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:焦永利,任更波,李明,黎想,田晓宇,卢晓晔,江丽丽
关键词:
非均相催化污染控制原理新兴有机污染物石墨烯复合阴极过滤式电芬顿
结项摘要

The emerging organic contaminants (EOCs) including antibiotics are toxic and widely presented in the environment, however, they have still not been effectively and completely abated by conventional physicochemical and biological treatment technologies. To solve these problems and achieve a cost-effective treatment of EOCs, in the present work, three aspects of innovations on novel electrode fabrication, process and electrochemical reactor will be carried out to build a novel efficient flow-through heterogeneous electro-Fenton system with anodic and cathodic coupling effect. It will explore graphene based material preparation and heteroatom modification methods to prepare efficient composite cathode for hydrogen peroxide generation and its in-situ transition to radicals in heterogeneous catalysis by metal doping, mastering key preparation parameters and performance regulatory mechanism. It will study the fabrication of porous metal based high oxygen evolution potential anode and its performance optimization. It will develop a novel flow-through heterogeneous electro-Fenton system, which coupled the synergetic action by porous metal based high oxygen evolution potential anode oxidation and cathodic electro-Fenton oxidation, clarifying the micro-interface processes on the cathode and its strengthening mechanism, and disclosing key impact factors for coupled effect of anode and cathode. It will study the degradation behavior and mechanism of some typical antibiotics by the new technology, clarify the principles of pollution control, and explore its treatment feasibility, adaptability and stability for the treatment emerging organic contaminants in real wastewaters. This work would have important academic value and application prospect in helping to extend the preparation and environmental application of graphene based composite electrodes, promote the application of flow-through heterogeneous electro-Fenton, and develop high efficiency and low cost technology for the treatment of EOCs.

针对抗生素等新兴有机污染物来源广、危害大,而现有常规处理方法很难彻底去除的问题,围绕高效低耗处理目标,从创新电极、工艺和反应器三方面进行深入研究,构建阴阳两极耦合作用的新型过滤式非均相电芬顿处理方法。探索石墨烯杂原子改性方法,发展高效产过氧化氢复合阴极和金属掺杂催化非均相芬顿工艺,掌握制备关键和性能调控机制。研究多孔金属基体高析氧阳极制备和性能优化,构建耦合高效阳极氧化、阴极电芬顿的过滤式非均相电芬顿体系,探索处理典型新兴有机污染物的关键影响因素,揭示阴极微界面过程和强化机制,阐明阴阳两极耦合作用机制。研究几种典型新兴有机污染物在该新型体系中的降解行为和机理,阐明其污染控制原理,并探索其应用于实际污水处理可行性、适应性和稳定性。这对于拓展石墨烯复合电极的制备及其环境应用,促进过滤式非均相电芬顿技术的应用,发展新兴有机污染物高效低耗处理新技术,具有重要的学术研究价值和应用前景。

项目摘要

针对抗生素等新兴有机污染物来源广、危害大,而现有常规处理方法很难彻底去除的问题,本项目围绕电极、工艺和反应器三方面进行深入研究,以提高新兴有机污染物处理时空效率为核心,以改善电极性能为突破口,系统研究了石墨烯类等复合阴极材料的制备和改性工艺,发展了限域阴极以及无需曝气的空气主动扩散阴极。同时,研发了多孔基金属氧化物阳极,并探索其电氧化性能。在筛选高性能电极的基础上,优化反应器设计,进一步构建新型过滤式非均相电芬顿体系、过滤式过氧絮凝体系以及过滤式电催化臭氧体系。探索了新兴有机污染物处理的关键因素,阐明典型抗生素降解行为和机理。最后探索应用于实际废水的处理,探索该系统处理实际废水的可行性、应用适应性和使用稳定性。这对于拓展石墨烯复合电极的制备及其环境应用,促进过滤式非均相电芬顿技术的应用,发展新兴有机污染物高效低耗处理新技术,具有重要的学术研究价值和应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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