由华南师范大学与华南理工大学、暨南大学共同完成的项目——《污染水体中重金属高效吸附材料研制及应用基础研究》拟申报“2017年度高等学校科学研究优秀成果奖（自然科学）”，现按要求进行公示，公示期为2017年4月28日至2017年5月5日。公示期内如对公示内容有异议，请实名向科技处反映。

  联系人：梁老师、许老师

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华南师范大学科技处

二〇一七年四月二十七日

附：项目公示内容

项目名称： 污染水体中重金属高效吸附材料研制及应用基础研究

主要完成人：党志、吴平霄、尹华、郑刘春、曹威、叶锦韶、黄飞、易筱筠、卢桂宁、郭楚玲、黎淑贞

主要完成单位：华南理工大学、暨南大学、华南师范大学

推荐单位： 华南理工大学

项目简介：

 项目属于环境科学与技术领域的应用基础研究。

   本项目围绕着粘土矿物吸附材料、生物质（植物秸秆纤维）、以及重金属微生物吸附剂制备及机理三个方面进行了系统和深入的研究。项目的研究成果不但丰富和发展了吸附科学与技术基础理论，而且为水体重金属污染水体的吸附去除提供了新材料和新技术。主要科学价值体现在以下三个方面：

  （1）粘土矿物吸附材料制备及机理方面：在无机柱撑粘土蒙脱石中首先发现了层离型“卡房”结构，该结构的存在可显著提高纳米环境复合材料的反应活性3-5倍，以此建立了无机柱撑粘土矿物多羟基化学强吸附重金属的新机制；在有机柱撑粘土矿物中，揭示了有机柱撑剂在粘土层间域“拟液态→过渡态（固-液混存）→拟固态”的相态演化过程，以此建立了有机柱撑粘土层间离子排列和结构演化模式及其对重金属的吸附构效关系。

  （2）生物质（植物秸秆纤维）改性及机理方面：在植物秸秆纤维素空间结构中，通过醚化和季铵化改性，在伯羟基上以取代的方式赋予氰基（-CN）和季铵结构；通过接枝化改性，纤维素分子链断裂，并在仲羟基上以支链接入的形式引入-CN，并借助交联作用形成新颖的空间三维交联结构。-CN中的氮对镉离子的配位络合作用，显著提升吸附容量3倍多。并借助空间交联结构的网捕效应，进一步将吸附性能提高7倍多；而季铵结构的中心氮原子呈现正电性，具有类似盐的性质，可以与SO₄^2-和CrO₄^2-发生离子交换，其吸附容量均增大6倍多。该研究成果极大丰富了秸秆的改性机理，并为农业废弃物的综合利用提供理论支撑。

  （3）重金属微生物吸附剂制备及机理方面：发现了功能菌是通过以下途径来去除典型水体中重金属的：首先重金属被选择性吸附到菌体表面，然后部分金属离子在细胞表面与羧基、胺基等活性基团结合，形成多孔网状晶体；另一部分金属离子依靠细胞的P型-ATP酶通过离子通道进行跨膜转运。此外，菌体的胞外聚合物也对重金属的去除起到重要作用。而被吸附的重金属离子在细胞表面发生氧化还原反应。在重金属吸附过程中，即使功能菌的活性受到抑制，菌体仍可通过静电作用去除水体中重金属离子，而且通过菌体表面的化学修饰，可明显促进其对重金属的吸附效果。

课题组已在国内外期刊上发表论文160多篇（其中，SCI收录84篇），他人引用次数近2700次，申请国家发明专利32项（已授权21项）。上述研究成果得到了学术界同行的广泛认同与肯定，极大地推动我国污染水体修复理论与技术应用领域的研究发展。

主要完成人情况表：

1.姓名：党志

排名:1

技术职称: 教授

工作单位: 华南理工大学

完成单位： 华南理工大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的主要贡献是总体负责本项目的研究方案和技术路线：1、系统研究植物秸秆纤维材料的醚化、接枝化以及季铵化改性机理及其吸附机理研究；该成果显著提升了秸秆吸附剂吸附容量、速率和选择性，并在东江源定南尾矿出水的吸附重金属示范工程中得到有效应用，从而丰富和发展了重金属和硫酸根污染物吸附理论；2、从细胞内外的角度，深入探讨蜡状芽孢杆菌RC-1对镉的吸附特征，研究镉胁迫下微生物细胞内外的解毒机制；3、参与高效粘土矿物吸附材料的研发及其在污染水体中重金属中的应用。本人对发现点1-5均做出了贡献，是第4篇代表性论文的第一作者及通讯作者、第5、6、7、8和10篇代表性论文的通讯作者，以及第1、2和3篇代表性论文的作者之一。

曾获科技奖励情况: 2010年广东省环境保护科学技术奖一等奖（第1完成人）

2.姓名：吴平霄

排名:2

技术职称: 教授

工作单位: 华南理工大学

完成单位：华南理工大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的主要贡献是开发了一系列高效粘土矿物吸附材料用于治理污染水体中重金属，通过对无机/有机改性后粘土矿物的层间微结构及与重金属离子的界面反应性作用机制研究，建立了无机柱撑粘土矿物的多羟基化学强吸附重金属新机制；同时提出了有机柱撑离子在粘土层间“平卧单层→平卧双层→倾斜单层→倾斜单层+假三层→倾斜双层”的演化模式，并揭示了层间有机柱撑离子存在“似液体→过渡态（固-液混存）→似固体”的相态演化过程，建立了有机柱撑粘土层间离子排列和结构演化模式及其对重金属污染物吸附构效关系。本人对发现点1和2做出了贡献，是第1和2篇代表性论文的第一兼通讯作者，以及第3篇代表性论文的通讯作者。

曾获科技奖励情况: 2008年第12届“侯德封矿物岩石地球化学青年科学家奖”；2015年教育部优秀专利二等奖；

3.姓名：尹华

排名:3

技术职称: 教授

工作单位: 华南理工大学

完成单位：华南理工大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的主要贡献在于通过对筛选到的功能菌进行重金属吸附和跨膜转运机制研究，发现功能菌是通过多种机制共同起作用吸附去除水体中重金属的。重金属通过物理/化学作用专性吸附到菌体表面，与菌体形成多孔网状晶体；部分金属离子依靠细胞的P型-ATP酶通过离子通道进行跨膜转运；菌体的胞外聚合物也对重金属的去除起到重要作用；而被吸附的重金属离子在细胞表面发生氧化还原反应。在重金属吸附过程中，即使功能菌的活性受到抑制，菌体仍可通过静电作用去除水体中重金属离子，而且通过菌体表面的化学修饰，可以明显促进其对重金属的吸附效果。本人对发现点5做出了贡献，是第9篇论文的通讯作者。

曾获科技奖励情况: 2003年广州市科技进步三等奖（第1完成人）；

2003年教育部科技进步奖二等奖（第3完成人）；

2015年广东省土木建筑学会科学技术一等奖（第3完成人）；

4.姓名：郑刘春

排名:4

技术职称: 副教授

工作单位: 华南师范大学

完成单位：华南师范大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的主要学术贡献是以来源广泛，生物量大的玉米秸秆为原料，选择丙烯腈为改性试剂，成功地进行的醚化和接枝化改性，制备出两种性能良好的重金属吸附剂；并进一步提纯出秸秆的纤维素组分，比较化学改性中的性能差异，讨论和推导出玉米秸秆纤维素二元接枝共聚反应的动力学速率方程，从而较为详细地阐述了醚化和接枝化改性机理和吸附机理；同时，还参与了东江源定南钨矿尾矿出水的吸附重金属处理示范工程应用。本人对发现点3做出了贡献，是第5、6和7篇代表性论文的第一作者。

曾获科技奖励情况: 无

5.姓名：曹威

排名:5

技术职称: 副教授

工作单位:华侨大学 

完成单位：华南理工大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的学术贡献是针对含硫矿山区域水体中硫酸根离子的污染治理，提出了一种的基于秸秆改性材料硫酸根离子吸附去除技术。该秸秆吸附剂的制备是利用NaOH-H2O反应体系通过环氧氯丙烷交联和三甲胺季铵化反应，将强碱基团（季铵盐）引入秸秆木质纤维结构中。研究结果证实了该秸秆材料具有较大的硫酸根吸附量、吸附速度快，对硫酸根离子选择性高，可再生多次使用，具有很好的应用潜力，而且研究阐明了胺化秸秆去除硫酸根的机理主要为离子交换。本人对发现点4做出了贡献，是第8篇代表性论文的第一作者。

曾获科技奖励情况: 无

6.姓名：叶锦韶

排名:6

技术职称: 教授

工作单位: 暨南大学

完成单位：暨南大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的学术贡献是在本项目的实施过程，尝试使用餐饮厨余、农业废弃物、城市剩余污泥和食品行业发酵副产物等废弃物为原材料，培养制备重金属吸附菌，以期实现上述废弃物的资源化和菌剂的廉价制备。解决了城市剩余污泥等廉价材料预处理、功能菌剂发酵、菌剂分离、菌剂干燥等一系列制备廉价菌剂的关键技术瓶颈，实现了活性菌剂的大规模生产和长期贮存。在重金属微生物吸附机制方面，阐明了功能菌剂羧基、胺基等活性基团对重金属离子的吸附与氧化还原机制。本人对发现点5做出了贡献，是第9篇代表性论文的第一作者。

曾获科技奖励情况:2015年广东省土木建筑学会科学技术一等奖

7.姓名：黄飞

排名:7

技术职称: 讲师

工作单位: 华南农业大学

完成单位： 华南理工大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的学术贡献是从细胞内外的角度去探讨了蜡状芽孢杆菌RC-1对镉的吸附特征与机理，发现在一定Cd浓度范围内，高温致死细胞的吸附效果反而比活细胞要好。在此基础上进一步研究镉胁迫下活性细胞内部的Cd-外排泵解毒机制。研究结果不但完善了重金属胁迫下微生物细胞的解毒机制，而且为微生物吸附剂的应用提供理论参考。本人对发现点5做出了贡献，是第10篇代表性论文的第一作者。

曾获科技奖励情况: 无

8.姓名：易筱筠

排名: 8

技术职称: 副教授

工作单位: 华南理工大学

完成单位：华南理工大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的学术贡献是在生物质改性及应用方面：除了研究秸秆醚化和接枝化改性机理和吸附性能外，主要利用氧化、微生物改性法等改性技术提升了另一种生物质——花生壳对重金属镉的吸附容量，并且将花生壳材料应用于东江源定南钨矿尾矿出水的吸附坝截留处理示范工程，镉去除效率达到30%以上，且去除效果稳定。本人对发现点3和4做出了贡献，是第5、6、7和8篇代表性论文的作者之一。

曾获科技奖励情况: 无

9.姓名：卢桂宁

排名: 9

技术职称: 研究员

工作单位: 华南理工大学

完成单位： 华南理工大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的学术贡献是研究生物质（植物秸秆纤维）的改性和吸附机理，并在东江源定南钨矿尾矿出水的吸附坝截留处理示范工程中负责设计与指导工作；同时，在镉胁迫下微生物细胞内外的解毒机制研究中参与数据分析和机理研究工作。本人对发现点4和5做出了贡献，是第8和10篇代表性论文的作者之一。

曾获科技奖励情况: 2010年广东省环境保护科学技术奖一等奖（第2完成人）

10.姓名：郭楚玲

排名: 10

技术职称: 副教授

工作单位: 华南理工大学

完成单位： 华南理工大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的学术贡献是在生物质（植物秸秆纤维）的改性及吸附微生物共同作用于重金属方面：筛选出了硫酸盐还原菌SRBA；在此基础上进一步，研制出了SRBA微生物在改性稻草吸附剂上固定化的生化功能材料，使得SRBA微生物能够在改性稻草吸附剂材料表面上附着生长，并可持续高效地实现重金属和SO42-同步净化。本人对发现点4做出了贡献，是第10篇代表性论文的作者之一。

曾获科技奖励情况: 无

11.姓名：黎淑贞

排名: 11

技术职称: 讲师

工作单位: 五邑大学

完成单位： 华南理工大学

对本项目技术创造性贡献:

本人的学术贡献是采用无机改性粘土矿物的方法，制备了污染水体中重金属高效去除的吸附材料，并研究了改性粘土矿物吸附剂与重金属离子的界面反应性作用机制研究，结果发现：在无机柱撑粘土蒙脱石中有层离型“卡房”结构存在，探明了这种新型结构具有不同于层间微/介孔结构的一系列重要的特殊性质，建立了无机柱撑粘土矿物的多羟基化学强吸附重金属新机制，显著提高纳米环境复合材料的反应活性3-5倍。本人对发现点2做出了贡献，是第3篇代表性论文的第一作者。

曾获科技奖励情况: 无

代表性论文专著目录：

1、Mechanism of the reduction of hexavalent chromium by organo-montmorillonite supported iron nanoparticles /Journal of Hazardous Materials 2012, 219-220:283-288/Pingxiao Wu, Shuzhen Li, Liting Ju, Nengwu Zhu, Jinhua Wu, Ping Li, Zhi Dang

2、Adsorption of Cu(II), Cd(II) and Cr(III) ions from aqueous solutions on humic acid modified Ca-montmorillonite/Geoderma2011, 164: 215–219/Pingxiao Wu, Qian Zhang, Yaping Dai, Nengwu Zhu, Zhi Dang, Ping Li, Jinhua Wu, Xiangde Wang

3、Characterization of sodium dodecyl sulfate modified iron pillared montmorillonite and its application for the removal of aqueous Cu(II) and Co(II)/2010, 173:62–70/Journal of Hazardous Materials/Shu Zhen Li, Ping Xiao Wu

4、Mobility of heavy metals associated with the natural weathering of coal mine spoils/Environmental Pollution2002.118(3):419-426/Zhi Dang, Congqiang Liu, Martin J Haigh

5、Equilibrium and kinetic studies of adsorption of Cd(II) from aqueous solution using modified corn stalk/Journal of Hazardous Materials 2010, 176: 650–656/Liuchun Zheng, Zhi Dang , Xiaoyun Yi, Hui Zhang

6、Removal of cadmium(II) from aqueous solution by corn stalk graft copolymers/Bioresource Technology2010, 101:5820-5826/Liuchun Zheng, Zhi Dang, Chaofei Zhu, Xiaoyun Yi, Hui Zhang, Congqiang Liu

7、Preparation of cellulose derived from corn stalk and its application for cadmium ion adsorption from aqueous solution/Carbohydrate Polymers2012, 90(2):1008-1015/Liuchun Zheng, Chaofei Zhu, Zhi Dang, Hui Zhang, Xiaoyun Yi, Congqiang Liu

8、Removal of sulphate from aqueous solution using modified rice straw: Preparation, characterization and adsorption performance/Carbohydrate Polymers2011, 85: 571–577/Wei Cao, Zhi Dang, XingQiu Zhou, XiaoYun Yi, PingXiao Wu, NengWu Zhu, GuiNing Lu

9、Biosorption of chromium from aqueous solution and electroplating wastewater using mixture of Candida lipolytica and dewatered sewage sludge/Bioresource Technology2010, 101: 3893–3902/Jinshao Ye, Hua Yin, Bixian Mai, Hui Peng, Huaming Qin, Baoyan He, Na Zhang

10、Biosorption of Cd(II) by live and dead cells of Bacillus cereus RC-1 isolated from cadmium-contaminated soil/Colloids and Surfaces B: Biointerfaces2013, 107: 11–18/Fei Huang, Zhi Dang, ChuLing Guo, GuiNing Lu, Roy R. Gu, HongJuan Liu, Hui Zhang