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【大师讲坛】第149期:纳米水处理技术:实现分散式水处理和应对水-能源关联挑战的愿景

澳门在线威尼斯:时间:2019-12-31摄影:来源: 点击数:


报告时间:2020年1月3日(周五)10:00-11:30

报告地点:闵行校区陈瑞球楼117

报告人:Pedro J. J. Alvarez

美国工程院院士

国际水协(IWA)会士

2012年欧文克拉克奖获得者

语言:英文


报告人概况:

Pedro J. J. Alvarez,美国工程院院士、国际水协(IWA)会士、世界著名环境科学家、高引澳门在线威尼斯;目前为莱斯大学George R. Brown讲席教授,纳米水处理技术美国国家工程中心主任,澳门在线威尼斯官方顾问教授。曾获得2012年欧文克拉克奖(水研究领域的最高奖)、2014年美国环境工程师和科学家学会最高奖、2007年地下水保护、修复或可持续利用的麦克奖章等。目前任美国基金委工学理事会咨询委员、美国国家科学委员会的Cleaner委员会委员、环境领域顶级杂志Environmental Science & Technology的副主编等多个学术兼职。主要研究领域包括纳米技术的环境应用和环境影响、生物修复技术、生物燃料的水足迹、水处理与回用、抗生素抗性控制等。Alvarez教授在Science等刊物发表SCI论文280余篇,被引用30000余次。


报告内容概况:

通过调控材料尺寸、形貌和化学结构,工程化的纳米材料(ENMs)可以提供优越的催化、吸附、光学、电学和/或抗菌性能,为新一代水处理技术开发提供了多功能平台。人们在控制优先污染物、减少电能、用水安全、分散式水处理和水回用等方面的需求日益增长,纳米技术为此提供了全新机会。同时水是迄今为止能源行业最大的废物流,而技术创新可以使偏远油气田的产出水能够再利用,从而最大限度地减少淡水获取和废水处理的挑战。报告将先容纳米水处理技术的若干案例,包括:嵌入纳米材料的抗污染膜;基于高导电选择性电极的电容去离子技术;超顺磁纳米颗粒的快速磁分离;太阳能光热膜蒸馏海水淡化;用于消毒和高级氧化的纳米催化;阻止微生物黏附的纳米化表面等等。大家设想利用这些技术开发紧凑的模块化水处理系统,解决传统方案难以突破的水处理瓶颈问题,以保障人类健康、支撑经济可持续发展。


Through control over material size, morphology and chemical structure, nanotechnology offers novel materials that are nearly “all surface” and that can be more reactive per atom than bulk materials. Such engineered nanomaterials (ENMs) can offer superior catalytic, adsorptive, optical, quantum, electrical and/or antimicrobial properties that enable multi-functional technology platforms for next-generation water treatment. This presentation will address emerging opportunities for nanotechnology to improve the selectivity and efficiency to remove priority pollutants, decrease electrical energy requirements, and meet a growing need for safer and more affordable decentralized water treatment and reuse. Because water is by far the largest waste stream of the energy industry, we will also discuss technological innovation to enable produced water reuse in remote (off-grid) oil and gas fields, to minimize freshwater withdrawal and disposal challenges. Examples of applicable nano-enabled technologies include fouling-resistant membranes with embedded ENMs that allow for self-cleaning and repair; capacitive deionization with highly conductive and selective electrodes to remove multivalent ions that precipitate or cause scaling; rapid magnetic separation using superparamagnetic nanoparticles; solar-thermal processes enabled by nanophotonics to desalinate with membrane distillation; disinfection and advanced oxidation using nanocatalysts; and nanostructured surfaces that discourage microbial adhesion and protect infrastructure against biofouling and corrosion. We envision using these enabling technologies to develop compact modular water treatment systems that are easy to deploy and can treat challenging waters to protect human lives and support economic development.


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