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好気性グラニュール汚泥と光触媒技術を融合した石油精製排水完全浄化システムの確立

研究課題

研究課題/領域番号 21J10826
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
研究機関筑波大学

研究代表者

MING Jie  筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードWater purification / Photocatalysis / Z-scheme / High-efficiency / Public health / Water disinfection / Safety and stability
研究開始時の研究の概要

In order to develop a combined process with aerobic granular sludge (AGS) and photocatalytic technology for the treatment of petroleum refinery wastewater (PRW).
Firstly, the photocatalytic performance and mechanism of the catalysts will be investigated under solar light irradiation. Secondly, a solar photocatalytic thin film continuous system for water purification will be developed using transparent glass tubes as carriers and polyethylene glycol as binder agent. Finally, the combined system with AGS and photocatalytic technology for the treatment of PRW will be constructed and evaluated.

研究実績の概要

In this fiscal year, the study was carried out through the following key points: (1) Develop Z-scheme g-C3N4-Ag/Ag2O/BiPO4/Bi2WO6 (CN-Ag/P/BWO) for water purification; (2) Investigate the disinfection activity for Enterococcus sp.; (3) Clarify the disinfection mechanism for Enterococcus sp.; (4) Evaluate the practicability to environmental water disinfection; (5) Reveal the cyclic ability of CN-Ag/P/BWO immobilized system; (6) Explore the degradation activity of CN-Ag/P/BWO for organics (phenol/tetracycline). The results showed that Z-scheme CN-Ag/P/BWO was successfully constructed with remarkable disinfection performance for Enterococcus sp.. The disinfection mechanism demonstrated the major roles of photogenerated holes, superoxide radicals and hydroxyl radicals. The deteriorated antioxidant system was responsible for the damaged cell membrane and energy system, further leading to the leakage of intracellular components and final collapse of bacteria. CN-Ag/P/BWO exhibited high practicability to environmental water disinfection. Besides, the immobilized CN-Ag/P/BWO system showed high activity for Enterococcus sp. disinfection during five cycles. Although, CN-Ag/P/BWO exhibited poor performance for phenol degradation due to its stable π-conjugated structure, 97% of tetracycline was removed after 60-min treatment, indicating its high photocatalytic activity and prospect for antibiotics degradation. Therefore, this work provides a high-efficiency technology for water purification, contributing to the improvement of public health and environment.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Advanced photocatalytic sterilization for recalcitrant Enterococcus sp. contaminated water by newly developed Z-scheme Bi2WO6 based composites under solar light2023

    • 著者名/発表者名
      Ming Jie、Sun Xiang、Ma Qiansu、Liu Na、Zhang Cheng、Kawazoe Naoki、Chen Guoping、Yang Yingnan
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 310 ページ: 136912-136912

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2022.136912

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visible light active graphene oxide modified Ag/Ag2O/BiPO4/Bi2WO6 for photocatalytic removal of organic pollutants and bacteria in wastewater2022

    • 著者名/発表者名
      Ma Qiansu、Ming Jie、Sun Xiang、Liu Na、Chen Guoping、Yang Yingnan
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 306 ページ: 135512-135512

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2022.135512

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sustainable and efficient reduction of pollutants by immobilized PEG-P/Ag/Ag2O/Ag3PO4/TiO2 photocatalyst for purification of saline wastewater2022

    • 著者名/発表者名
      Sharma Aditya、Ming Jie、Liu Na、Sun Xiang、Zhu Yunxin、Yano Minami、Chen Guoping、Yang Yingnan
    • 雑誌名

      Marine Pollution Bulletin

      巻: 179 ページ: 113731-113731

    • DOI

      10.1016/j.marpolbul.2022.113731

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bactericidal process and practicability for environmental water sterilization by solar-light-driven Bi2WO6-based photocatalyst2022

    • 著者名/発表者名
      Ming Jie、Liu Na、Ma Qiansu、Sharma Aditya、Sun Xiang、Kawazoe Naoki、Chen Guoping、Yang Yingnan
    • 雑誌名

      Journal of Water Process Engineering

      巻: 47 ページ: 102713-102713

    • DOI

      10.1016/j.jwpe.2022.102713

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Bactericidal Mechanism of Ag/Ag2O/BiPO4/Bi2WO6 for Inactivation of Escherichia coli under Solar Light Irradiation2022

    • 著者名/発表者名
      Jie Ming, Xiang Sun, Cheng Zhang, Yingnan Yang
    • 学会等名
      Water and Environment Technology Conference, Online conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Development of a Solar-controllable Microalgal Pretreatment Device Equipped with the Optimized Photocatalytic Mesh Stack Structure2022

    • 著者名/発表者名
      Cheng Zhang, Jie Ming, Yingnan Yang
    • 学会等名
      The 14th Japan-China-Korea International Postgraduate Academic Symposium, Online conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modulation of Oxygen Vacancy Assisted P/Ag/Ag2O/Ag3PO4/TiO2 Composite for Improved Photocatalytic H2 Evolution under Solar Light2022

    • 著者名/発表者名
      Xiang Sun, Jie Ming, Yingnan Yang
    • 学会等名
      The 14th Japan-China-Korea International Postgraduate Academic Symposium, Online conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effective photocatalytic inactivation of novel Ag/Ag2O/BiPO4/Bi2WO6 composites for Escherichia coli: Mechanism and Applicability2022

    • 著者名/発表者名
      Jie Ming, Xiang Sun, Yingnan Yang
    • 学会等名
      Tsukuba Biomedical Engineering Forum, Online conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Photocatalytic disinfection of novel composites Ag/Ag2O/BiPO4/Bi2WO6 under solar light irradiation2021

    • 著者名/発表者名
      Jie Ming, Na Liu,Qiansu Ma, Yingnan Yang
    • 学会等名
      第9回日本生物工学会東日本支部コロキウム, Online conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Effective inactivation of Escherichia coli by Bi2WO6 based solar-light-driven photocatalyst2021

    • 著者名/発表者名
      Jie Ming, Na Liu,Qiansu Ma, Xiang Sun, Yingnan Yang
    • 学会等名
      日本生物工学若手研究者の集い夏のオンラインセミナー, Online conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Effective disinfection of Bi2WO6 based photocatalysts for Escherichia coli under solar light irradiation2021

    • 著者名/発表者名
      Jie Ming, Qiansu Ma, Xiang Sun, Yingnan Yang
    • 学会等名
      The 13th Japan-China-Korea International Postgraduate Academic Symposium, Online conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      https://nc-bsys.tsukuba.ac.jp/yanglab/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Biological Material Cycles Laboratory

    • URL

      https://nc-bsys.tsukuba.ac.jp/yanglab/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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