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博士生论文获评环境科学:水研究与技术期刊2018年度最佳论文

上传时间:2019-05-08 10:08:49      作者:实验室      浏览:1641

 

     (通讯员:高一凡  编辑 赵宇) 3月28日,英国皇家化学会环境科学系列期刊(Environmental Science journals of the Royal Society of Chemistry)评选的2018年度最佳论文(Best Papers from 2018 in the Environmental Science Family of Journals)揭晓,博士生高一凡有关在生物电化学系统中尿液自驱动协同实现氮磷回收和尿液净化 (Urine-powered synergy of nutrient recovery and urine purification in a microbial electrochemical system) 的论文获评为环境科学:水研究与技术(Environmental Science: Water Research & Technology,ESWRT)期刊2018年度最佳论文(Best Paper),该论文为ESWRT同期封面文章(Outside Front Cover)。博士生高一凡为论文第一作者,黄霞教授为论文通讯作者,美国科罗拉多大学博尔德分校土木、环境与建筑工程系研究助理陈熹为共同通讯作者。

 

ESWRT期刊封面(Issue 10,2018)

 

      水、能源和营养物质(氮磷)是影响人类社会生存和发展的重要资源。氮磷元素既是农作物种植的肥料,也是导致水体富营养化的污染元凶。低能耗、高效率地实现污水中氮磷元素的去除与回收是全球水处理领域面临的突出难题。尿液贡献了城镇生活污水中约80%的氮和约50%的磷,但其自身体积却仅占污水总体积的不足1%。该研究通过研发出一种名为U-Power的尿液自驱动生物电化学系统,证明了人体尿液中自持的化学能可以协同驱动原位的氮磷回收和尿液净化。

      U-Power由阳极、阴极和中间氮磷回收腔室组成。阳极微生物可以降解尿液中的有机物产生电流,阴、阳极间电场可以驱动离子态氮磷元素(NH4+ and PO43-)自尿液向回收液的富集。该研究同时发现,尿素水解由阳极微生物诱导发生,并被U-Power的内部电场进一步加速,从而产生铵离子(NH4+)并平衡阳极pH值。整个生化处理过程不需要外部能量输入并可产生电能,实现93.8%的有机物去除率、73.1%的总氮去除率及86.2%的总磷去除率,同时获得1234 mg N L-1 和101 mg P L-1的氮磷回收液。通过该研究提出的方法,尿液将不再是一种依赖高能耗处理的废物,而是一种具有完全可持续的水-能源-营养物质关系的绿色资源。

     英国皇家化学会环境科学系列期刊(包括Environmental Science: Processes & Impacts; Environmental Science: Nano; Environmental Science: Water Research & Technology)在2018年共发表超过550篇论文,其中ESWRT期刊评选出1篇最佳论文,1篇提名最佳论文,1篇最佳综述论文。Environmental Science: Water Research & Technology 创立于2015 年,主要报道水科学与技术相关领域的基础研究与技术创新成果,尤其关注水的可持续性利用,供水安全及水资源-能源关系等方面的突出成果。

      该研究获得了国家自然科学基金创新团队和清华大学学术研究推进(未来学者)计划、清华大学环境学院“因材施教”计划的支持。
 
论文链接:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ew/c8ew00306h



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