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學術報道

化科院楊維本、楊朕團隊在適度疏水改性絮凝劑研究上取得重要進展

近日,我?;圃簵罹S本教授、楊朕副教授課題組在利用適度疏水改性絮凝劑去除水體中痕量抗生素及超濾膜污染控制方面取得重要進展。相關成果以“Role of moderately hydrophobic chitosan flocculants in the removal of trace antibiotics from water and membrane fouling control”為題發表在Water Research(2020, 177, 115775)上。Water Research是環境工程和水處理行業的頂級期刊之一,也是入選自然指數(Nature Index)統計源的全球82本頂級期刊之一。

人人享有清潔飲水和環境衛生設施是聯合國17個可持續發展目標之一。微污染物引起的地表水(特別是作為飲用水源的地表水)污染問題日益嚴重,是全人類面臨的一個重要挑戰??股刈鳛橐活惔硇晕⑽廴疚?,盡管其在地表水中以痕量濃度存在,但通過長期接觸或持續生物累積,可對人體產生嚴重的慢性不良影響。為此,亟需開發更有效的水處理技術,以期將抗生素對公眾構成的風險降低到更低水平。

絮凝-超濾組合工藝在已建成的飲用水處理工程中被廣泛采用,兼具高效、可靠和高性價比等特點。然而,由于傳統商用絮凝劑難以有效“捕集”小分子抗生素、形成滿足后續聚集-沉降要求的介尺度凝聚核,而游離的抗生素分子又能輕易通過超濾膜孔,造成最終出水中抗生素的整體去除率偏低;此外,雖然大部分導致膜污染的物質在絮凝過程中被預先去除,但絮凝出水中殘留的絮凝劑卻可能作為新的膜污染物,加速膜污染進程。

南京師范大學楊維本教授、楊朕副教授課題組采用“graft-to”的接枝共聚策略,設計、合成了一類適度疏水改性殼聚糖基絮凝劑;與商用絮凝劑相比,該適度疏水改性絮凝劑通過強化與抗生素分子的疏水締合及氫鍵作用,對模擬地表水和長江水中的痕量典型抗生素諾氟沙星和泰樂菌素的脫除率均顯著提升;同時,絮凝-沉淀出水中殘留的絮凝劑通過疏水鏈段與超濾膜基材疏水締合、親水鏈段形成水化層的方式,對超濾膜產生了類表面親水化改性作用,顯著延緩了“絮凝-沉淀-超濾”組合工藝運行過程中的膜污染進程。相關研究結果為微污染飲用水原水的處理提供了重要的理論和技術支撐。論文第一作者為楊朕副教授,通訊作者包括楊維本教授和帝國理工學院Nigel Graham教授,合作者還包括我校在讀研究生侯天陽、安徽工業大學馬江雅副教授、江蘇中譜檢測集團袁博工程師、中科院寧波材料所田子奇研究員。

該研究工作得到了國家自然科學基金面上項目(51978341)、國家自然科學基金青年項目(51608275)、江蘇省自然科學基金優秀青年項目(BK20190087)、我?!爸星嗄觐I軍人才”培養計劃、江蘇省太湖水環境綜合治理課題(TH2018201)、國家“水專項”(2017ZX07202-004)、國家留學基金委訪學項目、江蘇省生物醫藥功能材料協同創新中心研究基金、以及江蘇高校優勢學科建設項目等項目支持。

論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.115775

  • 更新時間

    2020年04月10日

  • 閱讀量

  • 供稿

    化科院

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