污染物化学控制与资源化科研团队

Research Team of Pollutant Chemical Control and Resource Recovery Technology

一、团队概况

“污染物化学控制与资源化科研团队”成员包括教授2人、副教授1人，讲师3人，3人有海外学习经历，其中浦江人才2人、扬帆计划2人。团队主要致力于环境中污染物的控制与资源化技术研究，主要研究方向为：1）环境功能材料的制备与应用、2）水污染控制与资源化、3）固体废弃物处理及资源化。团队承担了上海市教委重点项目、上海市科委项目、上海市浦江人才计划及上海市扬帆计划等多项科研项目以及大型国有上市公司技术攻关等多项横向合作项目。目前团队与城投控股下属污水厂、生产制造企业、固废处理及处置企业等10余家单位建立了稳定的合作关系。本团队在国内外核心期刊发表学术论文120余篇，获上海市科技进步奖二等奖、江苏省科技成果三等奖、中国膜工业协会科学技术奖二等奖、上海市优秀发明选拔赛金奖等。

二、研究方向

1. 环境功能材料的制备与应用

环境功能材料在环境工程应用上表现出独特的价值，在解决能源危机和全球污染等方面发挥着巨大的作用。本团队分别利用木棉纤维、壳聚糖、海藻酸、生物炭等改性制备出高性能的吸附剂，制备新型磁性水凝胶、纳米零价铁、非晶态Fe-Ti双金属和磁性硅等材料，并用于去除水中的有机污染物和重金属离子。另外本团队研发新型的非均相催化剂用于高级氧化技术中，去除水中的有机污染物。

2. 水污染控制及资源化

本团队利用高级氧化技术降解水中微污染有机物，并考察预氧化对后续氯化消毒副产物生成的影响及机理研究；研发硅藻土-改性无纺布MBR技术用于污水处理；研究高浓度工业废液水热碳化结晶制备燃料及吸附剂技术；研究工业废水多金属催化氧化预处理及深度处理；研究高盐高浓度有机废液的资源化；研究纤维素醚废液处理及资源化利用工艺，将科研成果转化为实际工业应用，并建立学生产实习基地，达到产学研一体化效果。

由于塑料产品的广泛使用以及不善管理，水生环境大量的纳米/微塑料对环境以及人体带来各种负面影响。然而，目前的研究技术无法准确地定量纳米塑料，本团队利用荧光标记的纳米塑料定性地调查其在生物反应器中的迁移与转化以及其可能会带来的不利影响，为更好地研发和利用膜生物反应器提供理论基础。

3. 固体废弃物处理及其资源化

固体废弃物如污泥、餐厨垃圾等具有污染源和资源的双重属性，如何实现固体废弃物的环保、经济处理和资源化利用是我国生态文明建设的重要环节。本团队主要进行市政脱水污泥加速生物干化及其除水机制研究、有机固体废弃物资源化高值化研究等。利用有机固废中的微生物好氧降解其本身的有机质产生代谢热进行生物干化，通过添加其他有机固废提高干化效率，从而实现污泥与其他有机固废协同处理。利用有机固废中的微生物厌氧消化代谢实现其非甲烷化高值利用。

三、团队成员

四、研究成果

近五年20篇代表性论文:

1. Zhenghan Yang, Guoyu Ding, Lili Yan, Runkai Wang, Wenqi Zhang, Xingrun Wang, Pinhua Rao*. Ball-milled sulfide iron-copper bimetals based composite permeable materials for Cr (VI) removal: Effects of preparation parameters and kinetics study[J]. Chemosphere, 2023, 338: 139388

2. Guohui Liu, Qiongfang Wang*, Min Zhang*, Lei Dong, Pinhua Rao, Xin Zhang, Naiyun Gao, Jing Deng. High-effective degradation of thiamphenicol with ferrous/ polyaniline encapsulated in molybdenum disulfide activate peroxymonosulfate: Synergism of iron and molybdenum[J]. Chemical Engineering Journal, 2023, 459: 141613.

3. Xinyu Yan, Lei He, Wenjuan Zhang*, Weihua Chen, Jian Wu, Niannian Yang, Xinyu Cai, Li Li, Lili Yan, Pinhua Rao, Efficient ammonia-nitrogen removal and recovery from wastewater via the continuous flat-sheet gas-permeable membranes reactor pretreatment [J]. Journal of Water Process Engineering, 2023, 52: 103571.

4. Haiji Huang, Dongmei Xie, Jiachang Zhao, Pinhua Rao*, Won Mook Choi*, Kenneth Davey, Jianfeng Mao*. Boosting Reversibility and Stability of Zn Anodes via Manipulation of Electrolyte Structure and Interface with Addition of Trace Organic Molecules[J]. Advanced Energy Materials, 2022, 12(38): 2202419

5. Jiabin Dan, Qiongfang Wang*, Pinhua Rao*, Lei Dong, Min Zhang, Xin Zhang, Zedi He, Naiyun Gao, Jing Deng. Bimetallic oxides with package structure for enhanced degradation of bisphenol a through peroxymonosulfate activation[J]. Chemical Engineering Journal, 2022, 429: 132189.

6. Zedi He, Qiongfang Wang*, Pinhua Rao, Lei Dong, Min Zhang, Xin Zhang, Naiyun Gao, Jing Deng. WS₂ significantly enhances the degradation of sulfachloropyridazine by Fe(III)/persulfate[J]. Science of the Total Environment，2022, 850: 157987.

7. Jiabin Dan, Pinhua Rao*, Qiongfang Wang*, Lei Dong, Wenhai Chu, Min Zhang, Zedi He, Naiyun Gao, Jing Deng, Juxiang Chen. MgO-supported CuO with encapsulated structure for enhanced peroxymonosulfate activation to remove thiamphenicol[J]. Separation and Purification Technology, 2022, 280: 119782.

8. Jianyi Tang, Yingjie Li, Xinling Li, Sheng’ao Jing, Cheng Huang, Jiping Zhu, Qingyao Hu, Hongli Wang, Jun Lu, Shengrong Lou, Pinhua Rao*, and Dandan Huang. Intermediate volatile organic compound emissions from vehicles under real world conditions[J]. Science of The Total Environment, 2021, 788: 147795.

9. Yakun Li, Pinhua Rao*, Jincheng Wang, Shiqiang Song, Runkai Wang, Shihui Liu, and Lei Che. Study on preparation and application of a multifunctional microspheric soil conditioner based on Arabic gum, gelatin, chitosan and β-cyclodextrin[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 183: 1851-1860.

10. Li Wang, Jianbo Liu, Adrian Oehmen, Chencheng Le, Yikun Geng, Yan Zhou. Butyrate can support PAOs but not GAOs in tropical climates[J]. Water Research, 2021, 193: 116884.

11. Qiongfang Wang, Yisheng Shao*, Naiyun Gao, Shushen Liu, Lei Dong, Pinghua Rao, Wenhai Chu, Bin Xu, Na An, Jing Deng. Impact of zero valent iron/persulfate preoxidation on disinfectionbyproducts through chlorination of alachlor[J]. Chemical Engineering Journal, 2020, 380: 122435.

12. Wenjuan Zhang，Xianbao Xu，Pingfeng Yu，Pengxiao Zuo，Ya He，Hong Chen，Yanan Liu，Gang Xue，Xiang Li*，Pedro J. J. Alvarez. Ammonium enhances food waste fermentation to high-value optically active L-lactic acid[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020, 8(1): 669-677.

13. Li Wang, Nan Shen, Adrian Oehmen, Yan Zhou*. The impact of temperature on the metabolism of volatile fatty acids by Polyphosphate Accumulating Organisms (PAOs)[J]. Environmental Research, 2020, 188:109729.

14. Xiaochun Li, Changjian He, Jie Zheng, Daoning Wu, Yutong Duan, Yifei Li, Pinhua Rao*, Bohejin Tang*, Yichuan Rui*. Flocculent Cu Caused by the Jahn-Teller Effect Improved the Performance of Mg-MOF-74 as an Anode Material for Lithium-Ion Batteries[J]. ACS Applied Materials And Interfaces, 2020, 12(47): 52864-52872.

15. Huan Lei, Zongdi Hao, Ke Chen*, Youhu Chen, Jianning Zhang, Zhengjie Hu, Yujie Song, Pinhua Rao*, and Qing Huang. Insight into adsorption performance and mechanism on efficient removal of methylene blue by accordion-like V2CTx MXene[J]. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2020, 11(11): 4253-4260.

16. Qiongfang Wang*, Pinhua Rao, Guanghui Li, Lei Dong, Xin Zhang, Yisheng Shao, Naiyun Gao, Wenhai Chu, Bin Xu, Na An, Jing Deng. Degradation of imidacloprid by UV-activated persulfate and peroxymonosulfate processes: Kinetics, impact of key factors and degradation pathway[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2020, 187:109779.

17. Bainian Ren, Jiping Zhu, Lijiang Tian, Hongli Wang, Cheng Huang, Sheng'ao Jing, Shengrong Lou, Jingyu An, Jun Lu, Pinhua Rao*, Qingyan Fu, Juntao Huo, Yingjie Li*. An alternative semi-quantitative GC/MS method to estimate levels of airborne intermediate volatile organic compounds (IVOCs) in ambient air[J]. Atmospheric Environment: X, 2020, 6: 100075.

18. Qu Chen, Wenqi Zhang*, Pinhua Rao, Runkai Wang. Nonylphenol ethoxylate-assisted hydrothermal preparation of carbon adsorbent from phenolic waste liquid[J]. Desalination and Water Treatment, 2020, 175: 108–114

19. Weilan Zhang, Zhigang Yu, Pinhua Rao*, Irene M.C. Lo*. Uptake and toxicity studies of magnetic TiO₂-Based nanophotocatalyst in Arabidopsis thaliana[J] Chemosphere, 2019, 224：658-667.

20. Zongdi Hao, Benqin Yang, Deokjin Jahng*. Spent coffee ground as a new bulking agent for accelerated biodrying of dewatered sludge[J]. Water Research, 2018, 138: 250-263.

代表专利：

1. 一种脱水污泥生物干化装置.专利授权号ZL202111104404.1

2. 一种用于生物滤池的生物载体及其制备方法.专利授权号ZL201810269021.1

3. 一种离子交换型水肥复合控释剂及其制备方法.专利授权号ZL201811088091.3

4. 一种自主响应型水肥复合控释剂及其制备方法.专利授权号ZL201811088061.2

5. 一种利用有机废弃物制备吸附炭材料的方法.专利授权号ZL201510527173.3

6. 一种含季铵的金属有机层状化合物及其制备方法.专利授权号ZL201510362599.8

7. 微电解催化强化水解酸化反应器.专利授权号ZL201510447663.2

8. 蔬果废弃物一体化处理工艺.专利授权号ZL201510390105.7

9. 一种基于三聚氯氰的季铵盐化合物及其制备方法.专利授权号ZL201410020290.6

10. 一种从羧甲基纤维素钠生产废水中回收乙氧基乙酸的方法.专利授权号ZL201410384148.X

11. 一种季铵化壳聚糖的制备方法.专利授权号ZL201410382420.0

12. 一种双季铵盐化合物的制备方法.专利授权号ZL201410382292.X

13. 一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器.专利授权号ZL201010512396.X

14. 一种水包油型乳化液脱稳的复合材料及其应用.专利授权号ZL201010512389.X

15. 含铜氰络合物的废水处理回用方法.专利授权号ZL 201010558245.8

近五年主要科研项目

1. 地方院校能力建设项目“高性能碳化硅陶瓷膜关键技术及其产业化应用”；

2. 上海市教委重点科研创新项目“硅藻土-无纺布动态膜生物反应器污水回用技术研究”；

3. 上海市教委项目“采用好氧-缺氧-好氧新型工艺处理焦化废水研究”；

4. 上海市环保局重大科研项目“上海市水环境中PPCPs新型污染物控制方案及对策研究”；

5. 上海市浦江人才计划项目“市政脱水污泥加速生物干化及其除水机制研究”；

6. 上海市浦江人才计划项目“荧光纳米塑料对厌氧膜生物反应器的机理影响研究”；

7. 上海市青年科技英才扬帆计划项目“类石墨相氮化碳基催化剂可见光活化过二硫酸盐去除水中磷酸氯喹的效能与机理研究”；

8. 上海市青年科技英才扬帆计划项目“餐厨垃圾和垃圾渗滤液协同发酵制备乳酸的效能与机制研究”；

9. 上海市“科促会”联盟计划项目“槽罐车清洗及其污染控制技术研究”；

10. 中石油项目“石油烃降解微生物应对环境胁迫的分子机制研究”；

11. 中国海诚研发课题“难降解废水处理及MBR膜关键技术研发”；

12. 浦发环保课题“高浓垃圾渗滤液脱氮膜应用关键技术研发”；

13. 徐汇区政府课题“徐汇区生态清洁小流域建设规划”；

14. 金鹏环保攻关课题“基于加速生物干化的脱水污泥与有机固废高效协同处理”。

五、人才培养

团队人才培养，因材施教，多名学生在全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛、“挑战杯”大学生创业计划竞赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、大学生化工设计竞赛等屡获佳绩。