环境学院资源循环及环保新材料研究所在水处理中新型混凝剂和高级氧化催化剂开发及应用技术研究方面取得新进展-k8体育

环境学院资源循环及环保新材料研究所一直致力于新型环保药剂与材料、水和废水处理与资源化技术、固体废物资源化等方向的研究，并取得了显著成果。于2022年在环境科学与生态学领域nature index目录的两大顶级期刊water research（中科院一区top，if=13.4）和environmental science & technology（中科院一区top，if=11.357）上发表论文四篇，山东大学博士后郭康鹰、博士刘贝贝、刘震和硕士杨梦雪分别为论文第一作者，高宝玉教授、李倩教授、许醒副教授、高悦博士后、郭康鹰博士后分别为论文通讯作者。

混凝沉淀法具有成本低、操作简单、去除悬浮颗粒和有机物效率高等优点，在水和废水处理中得到了广泛应用。混凝剂是混凝法的关键。ti元素在自然界分布广泛且不具有生物毒性，ti基聚合物作为一种无毒无机混凝剂，与有机物和悬浮颗粒均具有较强的结合亲和力，并且相对于单一的ti基混凝剂，钛与其他金属盐的复合能充分发挥两种或多种金属混凝剂的优势，弥补单一金属基混凝剂的不足，但如何提高含钛复合混凝剂的稳定性和效率仍是一个挑战。课题组研究人员在“highly efficient al-ti gel as a coagulant for surface water treatment: insights into the hydrolysate transformation and coagulation mechanism, water res. 221 (2022) 118826”中，通过溶胶-凝胶法制备了一系列具有良好的稳定性和混凝效率的al-ti凝胶，保留复合工艺和溶胶-凝胶法的双重优点。该研究对探索金属盐在溶胶-凝胶过程中的相互作用机制，开发高性能复合混凝剂并了解其混凝机理具有重要意义。此外，结合课题组前期工作，研究人员在“coagulation behavior of polyaluminum-titanium chloride composite coagulant with humic acid: a mechanism analysis,water res. 220 (2022) 119142”的研究中，通过共聚合方式制备了一系列具备稳定性好、混凝效率高等优势的聚合氯化铝钛复合混凝剂(patc)，并探讨了不同ph值下patc水解物与腐殖酸（ha）分子之间的潜在相互作用，明确了混凝剂水解物与ha官能团的主要结合位点和结合方式，为深入探索混凝去除ha分子的作用机制提供了理论指导。

过硫酸盐高级氧化工艺作为一种高效的化学处理技术一直是水处理理论和应用的研究热点。在过硫酸盐活化方式中，铁基催化剂因其低毒性、便宜易得等优势被广泛使用，但在应用中存在着铁循环易受阻的问题，降低了铁基催化剂的实际应用潜力。在“revealing the fundamental role of moo₂in promoting efficient and stable activation of persulfate by iron carbon based catalysts: efficient fe² /fe³ cycling to generate reactive species, water res. 225 (2022) 119142”研究中，课题组研究人员通过将moo₂负载在铁-碳基材料上制备了新型的fe/mo-cns催化剂，该催化剂既保留了铁-碳材料的优势，moo₂更保证了反应过程中的有效铁循环，提升了催化剂的活化性能和稳定性。另外，针对金属单原子催化剂（sacs）在过硫酸盐活化中的作用机制不明等问题，研究人员在“unveiling the origins of selective oxidation in single-atom catalysisvia co–n₄–c intensified radical and nonradical pathways,environ. sci. technol. 56 (2022) 11635-11645”中研究了钴基单原子催化剂/过氧单硫酸盐（pms）体系中自由基和非自由基途径选择性的起源，并探究不同具有给电子和供电子基团的微污染物的降解机理，揭示了单原子催化剂/pms体系在多种有机微污染物氧化中的选择行为。此外，本课题组还以“peroxymonosulfate activation on a chainmail catalyst via an electron shuttle mechanism for efficent organic pollutant removal”在applied catalysis b: environmental, 316 (2022) 121695（if=24.319）发表论文一篇，第一作者和通讯作者分别为段丕俊博士和高宝玉教授。以上研究成果为新型高效催化剂的合成提供了理论指导，对于实现高级氧化工艺在水处理中的实际应用具有重要意义。

研究所团队承担国家“863”计划重点课题子课题、国家科技支撑计划重点课题子课题、国家科技惠民项目子课题、国家水污染控制与治理重大专项子课题、国家自然科学基金项目等100余项，鉴定成果30余项，团队已出版专著6部，发表sci论文1000余篇，其中在water research、environmental science & technology、applied catalysis b: environmental等top期刊发表文章200余篇。目前已授权中国及国际发明专利100余项，研发的系列水处理剂和环保功能材料大多已实现产业化生产和应用。研究成果获国际、国家级和省部级奖励30余项，与美国、澳大利亚、芬兰、爱尔兰、新加坡和韩国的多所高校建立了良好的合作关系。