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资环所面源污染治理创新团队在新型环境材料研发与应用方面取得系列创新成果

确保粮食安全、环境安全是我国农业生产当前面临的巨大挑战。资环所面源污染治理创新团队围绕农业尾水中磷、抗生素和微塑料等污染物的高效去除净化及农田增效减排等问题,以“实验室研发-中试验证-产品量产-示范应用”为路线,研发了“效果好”“用得起”的功能化纳米材料,部分产品已具备量产条件,在面源污染防控新产品的研发与应用方面取得了系列新进展。

、研发了绿色安全的低成本光催化剂Fe-C3N4 和AgCl/ZnO/g-C3N4,建立了一种“减污降碳”、可持续的废水中抗生素光催化降解技术

团队设计的Fe-C3N4-Na2SiO3反应器置于室外现场处理含TC-HCl的养殖废水,去除率可达到80%以上,为有效处理含有抗生素的废水提供了一种可持续的解决方案,是光催化技术从实验概念到实施的重要里程碑。该研究成果发表于自然指数期刊Water Research上(一区TOP,12.8)

团队制备的高活性光催化材料AgCl/ZnO/g-C3N4,在可见光照射下能高效安全去除水体中的抗生素,对实际废水中盐酸四环素、COD和TOC去除率分别为82.23%、73.72%、75.59%。相关成果发表于Journal of Environmental Sciences(二区,6.9)

、研发了一种具有超强微塑料吸附性能的磁性纳米材料(PEG/Fe3O4

微塑料已成为全球范围内的新兴污染物之一,由于种类多、密度低、粒径小、难降解,目前缺乏有效的控制和处理方法。团队构建了一种表面疏水化的磁性纳米材料(PEG/Fe3O4),可在10分钟内迅速分离微塑料颗粒,对超微PE的最大吸附量可达2203 mg g-1,且在低温条件下 (5℃)仍保持较高的吸附量(2163 mg g-1)。相关成果发表于Journal of Environmental Sciences(二区,6.9) 

 


三、研发了既能除磷又能降解COD的漂浮型光催化网

针对当前农业尾水中氮磷、COD等多污染物共存的情况,团队研发了实用性较强的多功能净化材料La-C3N4-聚氨酯海绵光催化网,在室外光照条件下,对浓度为150 mg/L的COD降解率达到95%以上,对浓度为2 mg/L的TP去除率达到70%以上。相关成果发表于Inorganic Chemistry Communications,2024, 163, 112327和环境科学学报

、研发了可用于农田固碳减排的纳米增效材料——纳米氧化铁和氮化碳材料。

团队研发了两种绿色、低成本的农用纳米材料—纳米Fe3O4和C3N4,该材料在农田土壤增效减排方面具有良好效果,能够优化土壤微生物群落结构、固持养分、促进水稻增产、减少温室气体排放并增加土壤碳汇,体现了纳米技术在农业的可持续发展的重要作用。相关成果发表于Nature Sustainability(一区TOP,27.6)和Environmental Science: Nano (二区,7.3)。

上述成果主要得到了国家重点研发计划项目(2021YFD17008032021YFD1700805)和国家自然科学基金(41771295, 42277332)等课题支持,团队成员何世颖研究员为上述论文的通讯作者。

文章链接:

https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121889

https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.02.032

https://doi.org/10.1016/j.jes.2023.07.025

https://doi.org/10.1016/j.inoche.2024.112327

https://link.cnki.net/urlid/11.1843.X.20240428.1247.007

https://www.nature.com/articles/s41893-024-01334-6

https://doi.org/10.1039/D3EN00253E