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应用合成生物炭基材料激发过硫酸氢钾的技术分析

  生物炭作为一种环保、成本较低的催化剂,在有机污染物的催化降解中越来越受到关注。近年来,为了符合可持续发展和成本较低的要求,已经研究了由脱水污泥、农业和工业废物产生的生物炭(BC)作为有前途的候选者来替代较贵的碳基材料。有学者采用玉米秸秆生物炭激发过硫酸氢钾盐,以清理污水中含苯并a芘(BaP)。污染的水溶液修整结果表明,在pH=7时,被1.6g/L的生物炭激发的10mM过硫酸氢钾盐清理去了约88.4%的BaP,降解起主要作用。然而,由于有限的表面官能团类型和较低的耐干扰能力,原始BC碳的催化性能并不能令人满意,故合成生物炭基材料越来越受到人们的关注。

  有学者使用麦秸、尿素和FeSO4.7H2O作为原料合成了一种新的Fe-N-BC材料用以激发PS,用于酸性橙(AO7)和其他常见有机污染物的降解。实验结果表明,当Fe-N-BC剂量增加到0.2g/L时,AO7清理清理效率增加到98.2%。当PS剂量增加到1.0mM时,在90min内观察到98.2%的AO7被清理;当添加过量的PS时,对AO7清理性能没有明显的变化。此外,溶液的pH也会影响污染物的清理。当初始pH为3时,在20min内清理了93.4%的AO7;然而,当将pH调整到11时,观察到明显的制约作用,并且只清理去了30%的AO7。

  有学者通过使用共沉淀和热解制备的生物炭基材料(Fe-Mg氧化物/生物炭(FeMgO/BC))激发过硫酸氢钾盐,清理水中磺胺二甲基嘧啶(SMT)。实验结果表明,当pH=3、PS浓度为5mM,FeMgO/BC剂量为2g/L时,水中SMT的清理率可以达到99%,TOC清理效率可以达到77.9%。FeMgO中的Fe(Ⅱ)和生物炭表面的羟基和羧基有益于产生SO4-。SMT的降解发生了脱氢、键裂和不饱和键的加成过程。此外,FeMgO/BC具有较好的可重复使用性和稳定性。虽然炭基材料价格低廉、越为环保,但是可重复利用性能制约了它的大规模应用,因此,增加其重复利用性是未来研究的主要方向。