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唐圆圆助理教授课题组发表一系列研究成果

2018-11-05

近日,环境学院唐圆圆助理教授课题组因为在环境吸附材料、固体废物高值化利用和微塑料环境作用机制等研究中取得的一系列成果,在Environmental Science: Nano、Water Research、Journal of Cleaner Production和Waste Management等环境领域高水平期刊上连续发表7篇学术论文。

英国皇家化学会纳米环境类刊物Environmental Science: Nano,以封面文章形式刊登了唐圆圆课题组在环境吸附材料领域取得的最新研究成果,论文题目为:Halloysite nanotube@carbon with rich carboxyl groups as a multifunctional adsorbent for the efficient removal of cationic Pb(II), anionic Cr(VI) and methylene blue (MB)。

埃洛石纳米管作为一种具有纳米管状结构的天然黏土矿物,在近年来引起了科学界的广泛关注。针对目前基于埃洛石纳米管的环境吸附研究中存在的材料制备环境毒性大、吸附性能低且只针对单一类型污染物进行吸附等问题,该课题组提出环境友好型方案,采用低温水热合成技术在天然埃洛石纳米管上成功包裹了富含羧基官能团的碳材料(HNT@CRC)。实验结果表明,该材料展现出高效、多功能的吸附特性,对阳离子重金属Pb(II)、阴离子重金属Cr(VI)以及有机染料(亚甲基蓝)等具有优异的吸附效果,比以往的大部分研究所报道的吸附量提升了近两倍。此外,研究进一步深入探讨了该材料对不同类型污染物的吸附机理。

该研究得到了国家自然科学基金“青年基金项目”、深圳市科创委基础布局项目和孔雀团队、广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室等项目的支持。南科大为唯一作者单位,唐圆圆为唯一通讯作者。

该论文具体信息如下:

Wang, P.; Tang, Y.*; Liu, Y.; Wang, T.; Wu, P.; Lu, X.-Y. Halloysite nanotube@carbon with rich carboxyl group as a multifunctional adsorbent for the efficient removal of cationic Pb(II), anionic Cr(VI) and methylene blue (MB). Environmental Science: Nano, 2018, 5, 2257-2268.

唐圆圆及其团队成员对城市污泥、工业污泥、粉煤灰等典型城市固废,建立了“结构组成-资源化技术-污染物迁移转化机理”研究体系,取得了下研究成果:

(1)阐明了富铝铁陶瓷系统中重金属迁移转化及稳定化机理,构建了基于尖晶石晶体结构的重金属结构化固定技术体系,定量研究了重金属与铝、铁、硅等主要矿物元素成分之间的协同作用机制,为重金属工业危废的高效清洁利用提供了理论基础。

(2)深入研究了城市污泥焚烧和热解资源化过程,阐明了铝、硅、磷、钙等主要矿物组分的协同转化机制及重金属的迁移转化行为,揭示了资源化产品关键成分赋存形态及结构特征,为目前环境领域高度关注的生物质固废热处理资源化奠定了理论基础。
3)系统研究了城市污泥焚烧底渣、疏浚河道底泥等典型城市固废的物相构成,开发了以上述城市固废为原材料的陶瓷资源化回收利用技术,制作出新型、廉价的高附加值陶瓷产品,拓展了固废产品的高值化功能化应用空间。

上述成果以下列文章发表:

1. Li, M.; Tang, Y.*; Lu X.-Y.; Cao Y. Phosphorus speciation in sewage sludge and the sludge-derived biochar by a combination of experimental methods and theoretical simulation. Water Research, 2018, 140, 90-99.

2. Tang, Y.*; Zheng, X.; Wu, P.; Ma, W. Residues from Sewage Sludge Incineration for Ceramic Products with Potential for Zinc Stabilization. Waste Management, 82, 188-197.

3. Shen, T.; Tang, Y.*; Lu, X.-Y.; Meng, Z. Mechanisms of Copper Stabilization by Mineral Constituents in Sewage Sludge Biochar. Journal of Cleaner Production, 2018, 193, 185-193.

4. Li, M.; Tang, Y.*; Ren, N.; Zhang, Z.; Cao Y. Effect of Mineral Constituents on Temperature-Dependent Structural Characterization of Carbon Fractions in Sewage Sludge-Derived Biochar. Journal of Cleaner Production, 2018, 172, 3342-3350.

5. Ren N.; Tang, Y.*; Li M. Mineral Additive Enhanced Carbon Retention and Stabilization in Sewage Sludge-derived Biochar. Process Safety and Environmental Protection, 2018, 115, 70-78.

微塑料作为一种新型污染物,由于其特有的物理化学性质,近年来引起了科学界的广泛关注。在环境的迁移过程中,微塑料不仅可以释放自身有毒化学物质,同时也会吸附环境中的重金属及有机污染物等,富集污染物后的微塑料通过摄食效应进入生物体内,进而对生物的健康及生态系统造成严重的后果。鉴于此,本课题组研究致力于探索微塑料和新型污染物之间相互作用关系及其对生物体的潜在复合毒性效应。

初步结果表明:疏水性作用、静电斥力及非共价键作用在双酚类物质与微塑料的吸附过程中起到至关重要的作用。研究进一步模拟生物体液环境,结果表明,与淡水环境相比,微塑料在模拟生物条件下的毒性风险更高。今后,课题组将进一步采用化学分析手段实时观察并深入探讨微塑料在生物体内各器官分布情况,评估各路径下的组织损伤情况,从而明确微塑料在生态系统中的潜在毒性危害。

上述研究成果已发表为如下论文:

Wu, P.; Cai, Z.*; Jin, H.; Tang, Y.* Adsorption mechanisms of five bisphenol analogues on PVC microplastics. Science of the Total Environment, 2019, 650, 671-678

课题组简介:唐圆圆,南方科技大学环境科学与工程学院助理教授,环境材料课题组负责人。课题组成员包括研究助理教授1名、博士后2名(已出站)、在读博士生5名、在读硕士生3名、科研助理2名等。研究方向包括固体废物高效清洁资源化利用、环境修复材料研发及应用、微塑料环境作用机制及生物毒性研究等。

唐老师目前已发表学术论文38篇、论著3篇,其中包括以第一或通讯作者在环境领域高水平期刊Environmental Science and Technology、Water Research、Environmental Science: Nano等发表文章27篇。多次受邀担任国际重要学术会议分会主席及专家委员会成员,报告学术成果并发表会议论文40余篇。主持及主要参与科研课题14项,包括国家自然科学基金,孔雀团队项目(两位核心成员之一)等,科研经费达1205万元。担任深圳市土壤和地下水污染防治重点实验室核心骨干研究人员。发起并组织“第一届粤港两地环境材料学术交流会”,应邀担任Environmental Science & Technology,Chemical Engineering Journal, Waste Management等10几个权威期刊审稿人。获“2014年香港工程师学会青年工程师/研究员优秀论文奖”、“深圳市海外高层次人才”、南方科技大学“优秀青年科研奖”、“优秀教学奖”、“青年教师教学竞赛”优秀奖、“优秀书院导师”等荣誉。