地区：上海市 宝山区
关键词：哈尔滨工业大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004586
成果描述：
| 该项目属环境科学与技术领域。饮用水源中的重金属、内分泌干扰物、农药、病原微生物等微污染物浓度低、种类多、毒性大、去除难，严重威胁人类健康。Nature、Science等期刊在水质净化技术发展展望中指出，微污染物迁移、转化、降解是水质领域的科学难题。申请人研究了地层中高丰度铁、锰、铝、钛等金属氧化物的微界面特性，结合不同微污染物的理化性质，分别在强化过滤、吸附、氧化等净化理论上取得突破，为发展除污染技术奠定了理论基础。建立了金属氧化物掺杂调控超滤膜界面特性理论与方法。阐明了超滤膜相交换构建过程中金属氧化物（TiO<,2>、FeOOH、蒙脱土）相容分散规律、界面迁移行为，解析了金属氧化物调控超滤膜微界面特性（尺寸、电荷、亲水性)对产水通量、抗污染性、机械强度的增强机制。实现了超滤膜高效截留病原微生物的同时削减不可逆污染90%,解决了现行膜滤过程阻力大、能耗高、易污染等棘手问题。国际介孔材料协会主席Kaliaguine在Chem Rev中指出该理论可推动新一代（“A New Generation”)膜技术发展。建立了国际第一座无需外加动力膜水厂，工作周期（反洗间隔）由现行1小时延至1个月以上，能耗降低90%。提出了基于铁锰价态转化规律的金属氧化物微界面原位构建新方法。揭示了铁锰氧化物原位生成机制，阐明了诱导剂、稳定剂对原位铁锰氧化物微界面特性的调控原理，解析了表面能、分散性、水解程度、比表面积、电荷密度等微界面特性在高效吸附痕量重金属过程中的作用规律，发现微界面原位形成过程中高活性中间态成分还具有高效协同去除内分泌干扰物能力。英国皇家化学会会士Francis在J Phys Chem A中15次引用、评价该成果，并将其作为一种新方法（“A New Approach”)扩展到化学分析领域。基于该理论所形成的技术被用于31座水厂应急工程中（最大规模100万吨/日），保障了600多万人饮水安全。创建了金属氧化物微界面诱导产生羟基自由基的理论体系。阐明了金属氧化物微界面诱发臭氧分解产生羟基自由基机制，解析了零电荷pH值、Brønsted酸性、羟基密度等表面特性与羟基自由基产率/速率的构效关系，构建了微界面自由基定量化评价体系，形成了微界面高效引发羟基自由基调控的新方法，解决了氧化副产物控制和催化剂稳定性等国际难题。环境催化领域先驱Nawrocki在Appl Catal B-Environ综述中38次引用该成果，指出该方法可大幅度地提高污染物降解效率（“significantly improve”)。该成果被成功地用于河网地区劣V类地表水（农药）的水质净化工程中，成本降至国外贵金属催化氧化工艺的1/10。8篇论文SCI他引578次（单篇最高149次)，20篇论文SCI他引974次，总他引1202次，成果被国际水质协会和联合国教科文组织列入《小型水厂重金属控制》和《城市水资源管理》技术指南。12次在国际会议做特邀报告，任国际水质协会纳米、重金属和颗粒分离等委员会理事和英国皇家化学会会士，任五种SCI期刊顾问或编委（ES&T Letters等），主持国际会议8次，获中国青年科学家奖、长江学者成就奖、黑龙江省自然科学一等奖、全国优秀博士论文奖。 |
