左氧氟沙星(Levofloxacin, LEV)作为一种广谱抗菌药物,被广泛应用于医学领域中,并随着医疗废水的排放进入水体环境中。然而LEV在水环境中具有稳定的化学性质,会在环境中不断积累,对人体健康产生巨大的潜在危害。当前处理水体中LEV的方法还存在成本高、降解效果差、材料难以循环利用等问题。随着人们环保意识的不断增强以及国家对环境保护的实际需求,“变废为宝,以废治废”理念不断深入人心。通过对废弃杉木屑资源化利用,寻求一种高效降解LEV的方法是可行的。本研究以废弃杉木屑为原料制备合成了具有磁回收能力的生物炭复合材料,并研究其活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate, PMS)降解LEV的性能。
本研究通过采用高温煅烧和微波固液合成的方法对杉木屑生物炭(Fir sawdust biochar, BC)进行氮掺杂和FeO负载,制备得到具有PMS活化能力和磁分离能力的磁性氮掺杂杉木屑生物炭((Magnetic nitrogen doped fir sawdust biochar, MNC)。通过XRD、SEM、BET、FTIR、XPS和VSM表征分析材料的晶体结构、微观形貌、比表面积与孔径分布情况、表面官能团及元素组成和磁分离能力。此外,考察了PMS浓度、MNC投加量、溶液初始pH、无机阴离子与腐殖酸对MNC降解LEV的影响。通过淬灭实验以及材料反应前后表征分析对比明确了MNC表面的活性点位,揭示了材料活化PMS降解LEV的作用机制。还探究了MNC活化PMS对内分泌干扰物、染料和四环素类抗生素三种不同类型有机污染物的降解效果。最后,通过循环实验分析材料的稳定性和循环利用能力。
XRD结果表明,相比BC,MNC的石墨化程度显著提高,生物炭材料的导电性随着石墨化程度的提高而增强,在活化过程中更有利于引发以电子转移为主的非自由基途径。FTIR和XPS结果表明N的成功掺杂和FeO的成功负载,且对比循环前后材料并没有明显的改变,说明材料具有高循环稳定性。扫描电镜(SEM)和N−BET观察到MNC表面的粗糙程度相较于BC和NC大幅度提高,比表面积和孔隙度相较于改性前得到巨大改善,有利于增强材料对PMS和LEV的吸附能力,缩短三者间的反应路径。振动样品磁强计(VSM)结果表明MNC且具备超顺磁性和较高的磁饱和强度,饱和磁化值达到10.45 emu・g,有利于材料进一步回收利用。通过实验探究材料对LEV的降解性能。当材料投加量为1.0 g·L,PMS浓度为0.3 mmol/L,初始pH为7,LEV浓度为10 mg/L的条件下,相较于BC、磁性生物炭和氮掺杂生物炭,MNC活化PMS降解LEV的效率显著提升,其LEV去除率在30分钟达到84%;同等条件下,对双酚A(Bisphenol A, BPA)、罗丹明B(Rhodamine B, RhB)和四环素(Tetracycline, TC)的去除率分别为94%、98%和87%。Cl、NO和腐殖酸(Humic acid, HA)对MNC活化PMS降解LEV无明显影响。淬灭实验证实,自由基途径生成的O•和非自由基途径生成的O主导了MNC/PMS体系对LEV的降解。XPS对比了材料使用前后化学价态变化,结果表明FeO颗粒上的Fe与Fe之间存在相互转化,转化过程中的电子转移加速了污染物的降解。而氮掺杂后石墨化程度提高的炭材料正好充当了电子传递媒介加速材料表面的电子传递效率。此外,MNC循环使用4次后,活化PMS去除LEV的效率仍能达到75%左右。
本研究制备出一种磁性氮掺杂杉木屑生物炭,用于活化过一硫酸盐有效降解环境水体中的左氧氟沙星,并且对其他有机污染物同样具有良好的降解效果。该材料可以通过外置磁场的方式快速实现固液分离,具有良好的循环利用能力。为废弃杉木屑高效、绿色的资源化利用提供了新思路。
广西是我国杉木木材的主产区之一,在木材加工过程中会产生大量的杉木屑,然而大多数杉木屑没有得到进一步利用而是被直接遗弃。将杉木屑热解成生物炭通过吸附和降解等途径来处理抗生素等新型污染物,可以达到“以废治废”目的。然而未经改性的杉木屑生物炭存在比表面积小、孔隙体积小、在水中难分离等不足之处,严重限制了对水中抗生素的吸附效果和实际应用。
本文通过对杉木屑生物炭进行氮掺杂和Fe3O4负载处理,制备出磁性氮掺杂杉木屑生物炭材料(Magnetic nitrogen doped fir sawdust biochar, MNC),相对于未改性的生物炭,MNC具备更强的吸附和过一硫酸盐(Peroxymonosulfate, PMS)活化能力,进而提高了循环利用性能。经改性后,材料的比表面积和孔隙度大大增加,改善了材料对抗生素吸附富集能力,同时也导致生物炭上的碳网络结构发生变化,形成缺陷活性位点,石墨化程度进一步提高,电子转移能力增强,从而提高了材料的降解性能。另一方面,Fe3O4负载与氮掺杂能够协同活化PMS,加速左氧氟沙星(Levofloxacin, LEV)的降解,同时利用外置磁场实现快速的固液分离。MNC活化PMS降解LEV的去除率在30 min内达到84%,对其他污染物双酚A(Bisphenol A, BPA)、罗丹明B(Rhodamine B, RhB)和四环素(Tetracycline, TC)的去除率分别为94%、98%和87%,具有良好的应用前景。
广西大量的废弃杉木屑是放错位置的宝贵资源。为达到“以废治废”目的,本文以废弃杉木屑为原料制备合成了具有磁回收能力的生物炭复合材料,并研究其活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)降解左氧氟沙星(Levofloxacin,LEV)抗生素的性能。通过对杉木屑生物炭(Fir sawdust biochar, BC)进行氮掺杂、Fe3O4负载制备出具有高效PMS活化能力和优异磁分离性能的磁性氮掺杂杉木屑生物炭(Magnetic nitrogen doped fir sawdust biochar, MNC)。相比BC,MNC的石墨化程度提高,缺陷活性位点增多,比表面积也得到显著改善,且具备超顺磁性和大的磁饱和强度,饱和磁化值达到10.45 emu·g−1;主要考察了PMS浓度、MNC投加量、溶液初始pH、无机阴离子与腐殖酸对MNC降解LEV的影响。研究表明:相较于BC、磁性生物炭(Magnetic fir sawdust biochar,MC)和氮掺杂生物炭(Nitrogen doped fir sawdust biochar,NC),MNC活化PMS降解LEV的效率显著提升。当MNC投加量为1.0 g/L,PMS浓度为0.3 mmol/L,初始pH为7,LEV浓度为10 mg/L的条件下,LEV去除率在30 min达到84%;同等条件下,对双酚A(Bisphenol A,BPA)、罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和四环素(Tetracycline,TC)的去除率分别为94%、98%和87%。Cl−、NO3−和腐殖酸(Humic acid,HA)对MNC活化PMS降解LEV无明显影响。淬灭实验证实,自由基途径和非自由基途径生成的O2−•与1O2主导了MNC/PMS体系对LEV的降解。此外,MNC循环使用4次后,活化PMS去除LEV的效率仍能达到75%左右。本文为废弃杉木屑高效、绿色的资源化利用提供了新策略和借鉴意义。
自新型冠状病毒疫情爆发以来,磷酸氯喹(Chloroquine Phosphate, CQP)被发现能有效抑制新型冠状病毒从而得到了广泛使用,即使疫情结束后由于其独特的抗炎症和抗疟疾能力依旧发挥着重要的作用。然而,CQP并不能被人体完全吸收,具有一定的环境持久性和生物积累性。目前CQP在环境水体中的含量最高可达10 μg/L,且浓度还在持续增长,对人类存在巨大潜在危害。可惜的是,传统的污水处理工艺并不能有效去除CQP。近年来,高级氧化技术(Advanced oxidation pro-cess, AOPs)因其环境友好、高效、无二次污染等优点在处理新污染物问题上被广泛研究。将废弃杉木屑资源化利用,通过高级氧化技术寻求一种高效降解CQP的方法是可行的,同时也能达到“变废为宝,以废治废”的目的。本研究以废弃杉木屑为原料制备合成了具有磁回收能力的生物炭复合材料,并研究其活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate, PMS)降解CQP的性能。
本研究将废弃的木屑资源化利用,通过共沉淀-无氧煅烧法制备出具有磁回收能力的铁酸镍负载杉木屑生物炭复合材料(Nickel ferrate loaded biochar, NiFeO@BC),并研究其活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate, PMS)降解CQP的性能。通过XRD、SEM、BET、FTIR、XPS和VSM表征分析材料的晶体结构、微观形貌、比表面积与孔径分布情况、表面官能团及元素组成和磁分离能力。此外,考察了PMS浓度、NiFeO@BC投加量、溶液初始pH、无机阴阳离子与腐殖酸对NiFeO@BC降解CQP的影响。通过淬灭实验以及材料反应前后表征分析对比明确了MNC表面的活性点位,揭示了材料活化PMS降解CQP的作用机制。还探究了NiFeO@BC活化PMS对内多种不同类型有机污染物的降解效果。通过循环实验分析材料的稳定性和循环利用能力。最后,通过检测CQP降解过程中的中间产物,提出CQP在NiFeO@BC活化PMS体系中的降解路径,并通过毒性评估软件工具(T.E.S.T.)进一步评价CQP降解中间产物的发育毒性。
通过SEM和BET分析得出NiFeO负载在BC表面上,材料的表面变得褶皱,可以清晰地观察到NiFeO颗粒均匀地分布在生物炭的表面,生物炭基底能够有效改善NiFeO颗粒的团聚现象,暴露出更多的Fe、Ni活性位点,改性后的复合材料孔洞结构得到了明显的优化,孔隙体积和孔径得到增加。XRD、FTIR和XPS结果表明NiFeO的成功负载,且对比循环前后材料并没有明显的改变,说明材料具有高循环稳定性。研究表明,当NiFeO@BC投加量为0.5 g/L,PMS浓度为1.0 mmol/L,CQP浓度为10 mg/L的条件下,CQP去除率在120分钟达到89%。在偏酸性或者偏碱的条件下更有利于CQP的降解,腐殖酸(Humic acid, HA)对NiFeO@BC活化PMS降解CQP具有促进作用。淬灭实验证实,自由基途径和非自由基途径生成的•OH与O主导了NiFeO@BC/PMS体系对CQP的降解。在同等条件下,对多种污染物均能达到80%以上的降解效果。XPS对比了材料使用前后化学价态变化,材料中存在一种路径使Fe得电子转换成Fe,Ni失电子转化成Ni。因此可以说明NiFeO颗粒上的Fe/Ni与Fe/Ni之间存在相互转化,转化过程中的电子转移加速了污染物的降解过程。通过高效液相色谱-质谱联用仪(HPLC-MS)检测CQP降解过程中的中间产物,提出了CQP在NiFeO@BC活化PMS体系中的两种降解路径。通过毒性评估软件工具(T.E.S.T.)进一步评价CQP降解中间产物的生物安全性,结果表明,在NiFeO@BC活化PMS体系中,CQP的毒性可以通过催化降解得到显著减弱。
本研究制备出一种铁酸镍负载杉木屑生物炭,用于活化过一硫酸盐有效降解环境水体中的磷酸氯喹,并且对多种有机污染物同样具有良好的降解效果。该材料可以通过外置磁场的方式快速实现固液分离,具有一定的循环利用能力。此次研究旨在为水处理技术发展,构建新型生物炭功能材料用于高效去除水体中有机污染物提供切实可行的策略。
磷酸氯喹(Chloroquine Phosphate, CQP),作为一种具有抗炎症和抗疟疾能力的药物在世界各地一直都发挥着重要的作用,尤其在新冠大流行期间作为特效药得到了广泛的应用。然而,磷酸氯喹的大量使用对人类存在巨大的潜在危害。目前,现有处理技术对磷酸氯喹的去除十分有限。因此,有效去除环境水体中的磷酸氯喹的工作迫在眉睫。
本文采用了废弃的木屑为原材料,通过共沉淀和煅烧的方法将NiFe2O4负载在生物炭的表面,制备出具有磁回收能力的复合催化材料(Nickel ferrate loaded biochar, NiFe2O4@BC),用于活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate, PMS)高效降解CQP。相较于纯的生物炭材料和NiFe2O4,改性之后的复合材料的表面形貌发生巨大变化,生物炭表面的缺陷活性位点增多,石墨化程度也得到提升,材料对抗生素吸附富集能力得到有效改善,同时催化效果得到了显著提高。生物炭表面的碳网络可以有效传递Fe3+/Fe2+与Ni2+/Ni3+转化过程中的电子,生物炭与NiFe2O4具有协同作用,高效活化PMS生成多种活性氧化基团。NiFe2O4@BC活化PMS降解CQP的去除率在120 min内达到89%。在偏酸和偏碱的条件下,更有利CQP的降解,说明NiFe2O4@BC具有广泛的环境适用性。该体系对于多种新污染物的去除率均能达到83%以上,具有良好的实际应用潜力。
近年来,磷酸氯喹(Chloroquine phosphate,CQP)作为治疗新冠的特效药得到广泛应用,并且由于其具有优异的抗炎症和抗疟疾能力,在疫情结束后仍发挥着重要作用。磷酸氯喹的大量使用对环境造成严重的潜在危害。将废弃的木屑资源化利用,通过共沉淀-无氧煅烧法制备出具有磁回收能力的铁酸镍负载杉木屑生物炭复合材料(Nickel ferrate loaded biochar,NiFe2O4@BC),并研究其活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)降解CQP的性能。利用多种表征对NiFe2O4@BC复合材料的组成结构、表面官能团和石墨化程度进行分析,相较于未改性的杉木屑生物炭(Fir sawdust biochar,BC),将具有磁性NiFe2O4的负载在生物炭上,使复合材料的石墨化程度提高,缺陷活性位点也得到增多,对CQP的去除效果得到巨大提高。主要考察了NiFe2O4@BC投加量、PMS浓度、溶液初始pH、共存无机阴离子与腐殖酸在降解CQP过程中的影响。研究表明:当NiFe2O4@BC投加量为0.5 g/L,PMS浓度为1.0 mmol/L,CQP浓度为10 mg/L的条件下,CQP去除率在120 min达到89%。在偏酸性或者偏碱的条件下更有利于CQP的降解,腐殖酸(Humic acid,HA)对NiFe2O4@BC活化PMS降解CQP具有促进作用。淬灭实验证实,自由基途径和非自由基途径生成的•OH与1O2主导了NiFe2O4@BC/PMS体系对CQP的降解。在同等条件下,对多种污染物均能达到80%以上的降解效果。此外,NiFe2O4@BC循环使用5次后,活化PMS去除CQP的效率仍能达到74%左右。本文为废弃杉木屑高效、绿色的资源化利用提供了新策略和借鉴意义。
油污废水在许多行业比如原油生产、石油精炼、润滑剂、冶金、食品和纺织加工已经成为最常见的污染物。工业含油废水违规排放以及溢油事故发生所带来的油污染问题不仅对生态环境污染严重,同时也造成了不可再生矿物油的巨大浪费。当前处理含油废水的方法还存在成本高、制作工艺复杂、力学性能差、可回收性差等问题。本研究以开发绿色高效、环境友好、来源广泛、价格低廉的油/水分离材料为目标,制备稳定、绿色、实用且可循环的气凝胶材料。
本研究通过简单的冷冻干燥-常温浸渍的方法在羧基纤维素纳米纤维(Carboxycellulose nanofibres,CNF-C)和壳聚糖(Chitosan,CS)相互交联形成的网络结构中引入剥离膨润土(Exfoliated bentonite,BTex),合成疏水的纳米纤维素/壳聚糖/剥离膨润土气凝胶(CNC/BTex)。通过XRD、FT-IR、SEM、BET、应力应变曲线和WCA表征分析材料的晶体结构、微观形貌、比表面积与孔径分布情况、表面官能团及元素组成、机械性能和水接触角。此外,考察了CNC/BTex气凝胶对各种油的吸附能力和挤压后的油残留量。最后,通过循环实验分析材料的稳定性和循环利用能力。
XRD结果表明,少量的CS和BTex的加入没有明显改变CNF-C的晶型,但由于OTS作为硅烷偶联剂涂覆在CNC/BTex表面,CNF-C,BTex和CS的特征峰被削弱。FT-IR中在1647 cm处的吸收峰为−CONH−拉伸峰,表明CNF-C和CS之间的−COOH和−NH发生交联反应形成酰胺键,证实了CNF-C和CS之间发生了交联形成网络结构。扫描电镜(SEM)观察到具有轻微褶皱的片层结构,片层之间堆叠形成多孔结构,并且由于BTex的引入,显著提高了材料表面的粗糙程度。N−BET证明了CNC/BTex气凝胶在0 ~ 60 nm之间均有孔径分布,主要分布在0 ~ 2 nm之间。其中微孔结构是主要孔隙类型。润湿性分析表明CNC/BTex气凝胶具有优异的疏水性和亲脂性。机械性能测试中CNC/BTex气凝胶60%的应变下,最大应力为27.89 kPa,在循环十次后降至23.69 kPa,循环20次后降至17.31 kPa。在失去外力挤压后CNC/BTex气凝胶在5s内可以恢复形变,表明CNC/BTex气凝胶的机械强度较高,弹性性能较好。通过实验探究材料对不同油品的吸附性能,对正己烷、环己烷、二氯甲烷、食用油及机油的吸附容量分别为18.48、27.81、40.20、21.94、27.11 g·g。在简单的手动挤压后气凝胶可以释放出高达90%的油,而残留在CNC/BTex气凝胶中的油在10%以内。此外,CNC/BTex气凝胶循环使用5次后,吸附量保持在原始吸附量的90%以上。
本研究通过冷冻干燥-常温浸渍法合成了疏水的纳米纤维素/壳聚糖/剥离膨润土气凝胶(CNC/BTex),具有良好的选择吸附性能,通过简单的手动挤压可以实现快速油/水分离。该材料具有良好的力学性能和机械强度,表现出优异的循环稳定性。本研究为制备低成本高性能的油水分离吸附材料提供了参考。
气凝胶具有高孔隙率和高吸附性的特点,因此在含油废水处理领域备受关注。然而目前所报道的气凝胶仍存在机械强度较低、制作工艺复杂、制备成本高等不足,限制了气凝胶在油/水分离领域的应用。
本文以羧基纤维素纳米纤维(Carboxycellulose nanofibres, CNF-C)、壳聚糖(Chitosan, CS)和剥离膨润土(Exfoliated bentonite, BTex)为原材料,通过冷冻干燥-常温浸渍法合成了疏水的纳米纤维素-壳聚糖/剥离膨润土气凝胶(CNC/BTex)。经过疏水改性后的CNC/BTex气凝胶拥有优异的疏水性能,水接触角高达133°。将BTex插入到CNC/BTex上,增加了气凝胶的吸附性能,对不同油品(正己烷、环己烷、二氯甲烷、食用油和发动机油)的吸附容量达到18.48 ~ 40.20 g·g‒1不等,在循环使用5次后吸附容量仍能维持在原始吸附量的90%以上。此外,气凝胶具有良好的结构稳定性和机械强度,在挤压发生形变后去除外力,可在5 s内恢复形变,挤压20次后仍表现出较高的弹性性能,为挤压吸油提供了良好的基础。
气凝胶具有高孔隙率和高吸附性的特点,因此在含油废水处理领域是一种具有前景的候选材料。目前,所报道的气凝胶仍存在机械强度不足、制作工艺复杂、制备成本高等问题,限制了气凝胶在油水分离领域的应用。膨润土(Bentonite,BT)具有价格低、来源丰富、机械性能优良等特点,能够有效地改善气凝胶的机械性能。本文通过简单的冷冻干燥-常温浸渍法,在羧基纤维素纳米纤维(Carboxycellulose nanofibres,CNF-C)与壳聚糖(Chitosan,CS)的交联网络上引入剥离膨润土(Exfoliated bentonite,BTex),合成了疏水的纳米纤维素-壳聚糖/剥离膨润土气凝胶(CNC/BTex)。制备出的CNC/BTex气凝胶表现出优异的疏水性能(水接触角高达133°);经过挤压后在5 s内可恢复形变,具有良好的力学性能;对不同油品(正己烷、环己烷、二氯甲烷、食用油和发动机油)的吸附容量为18.48~40.20 g·g−1不等。以二氯甲烷和环己烷为主要研究对象,经过5次循环使用后依然保持稳定的吸油性能(维持在原始吸附量的90%)。本文的工作为制备低成本、高性能的油水分离吸附材料提供了参考。
内分泌干扰物双酚A(Bisphenol A, BPA)在环境中对生态安全构成了潜在的威胁,因此需要寻找一种合适的处理方法。本文利用Co、N共掺杂改性生物炭活化过一硫酸盐(Peroxymonosulphate, PMS)去除水体中BPA,探索水体中BPA的催化降解机制以及生物炭催化性能的优化过程。
基于Co、N共掺杂生物炭复合材料具有反应活性高、化学稳定性高以及生物炭材料更易触发非自由基降解途径等优点,本研究通过一锅煅烧法成功制备了钴氮共掺杂杉木屑生物炭(CoNC),向生物炭表面同时引入金属Co和非金属N,并将其应用于水体中BPA的降解去除。通过表征分析,对制备的CoNC的表面形貌、晶体结构以及元素组成进行了分析。此外,结合实验与表征结果,对CoNC活化PMS降解BPA的原理、机制以及非自由基降解路径在降解过程中的作用进行了研究。
明确了CoNC活化PMS降解BPA的催化降解机制。首先,通过SEM以及N−BET可以得出生物炭的表面形貌结构在经过Co、N共掺杂后得到了有效改善。比表面积以及孔容孔径得到了显著增加,这有利于BPA与PMS在材料表面的富集以缩短反应路径。通过XRD、拉曼以及XPS结果可知,Co、N共掺杂显著提高了生物炭的石墨化程度。结合EIS结果可得,提升的石墨化程度显著降低了电子传递阻力,更有利于直接电荷传递主导的非自由基途径。此外,OCV曲线表明加入BPA后,PMS在CoNC作用下活化,形成了具有高氧化电位的复合物,而加入BPA之后OCV下降表明BPA存在向复合物的电子转移过程,这是由于BPA具有给电子基团(酚羟基)具有较强的还原性,易于向高氧化电位的复合物主动传递电子,从而发生降解过程。进一步通过i-t曲线以及LSV表明CoNC与BPA之间存在更高的电子传递效率,证明了CoNC与BPA之间的电子传递过程。BPA具体降解机制主要涉及直接电子转移的非自由基途径:PMS能够吸附在CoNC表面缺陷和带正电的C位点,形成具有高氧化电位的亚稳态“碳-PMS”复合物。BPA分子通过向亚稳态复合物转移电子从而发生降解。
(1) 采用一锅煅烧法成功制备了钴氮共掺杂杉木屑生物炭(CoNC)。通过引入金属Co与非金属N为生物炭增加了多种活性位点,非金属N掺杂能够促进生物炭表面缺陷的形成,金属Co掺杂能够提高生物炭石墨化程度,有效富集PMS并提高表面电子传递速率显著提升了CoNC对PMS的活性能力。(2) CoNC对于活化PMS降解BPA具有优异的催化降解性能。其中PMS/CoNC体系能在30 min内去除模拟水体中95%的BPA,去除效率优于PMS/NC(62%)、CoC(39%)和C(11%)。且pH在3~9范围内时,PMS/CoNC体系保持较高的抗干扰能力,对BPA的降解效率维持在95%以上。(3) PMS/CoNC体系对于BPA的降解过程中,材料与PMS通过形成亚稳态“碳-PMS”复合物进行直接电子转移的非自由基途径是其主导的催化降解机制,而O参与的非自由基途径次之。
内分泌干扰物双酚A (Bisphenol A,BPA)在环境中对生态安全构成了潜在的威胁,因此需要寻找一种合适的处理方法。基于Co、N共掺杂材料具有反应活性高、化学稳定性高、去除污染物效率高等优势,本文以杉木屑生物炭为原料进行Co、N共掺杂制备了具有高效过一硫酸盐(PMS)活化能力的钴、氮共掺杂生物炭(CoNC)复合材料,用以活化PMS去除水体中BPA。相比于C、NC及CoC,CoNC的表面粗糙程度增加,缺陷点位增多,电荷转移阻力减小,且结构比表面积与孔隙结构得到改善,比表面积达到70.31 m2/g;对不同Co、N掺杂比、溶液初始pH、共存阴离子对BPA去除效率的影响进行了研究。结果表明:相比于原始材料,CoNC+PMS体系表现出优异的BPA去除能力。在溶液初始pH为7,CoNC投加量为0.2 g/L,PMS浓度为0.3 mmol/L,模拟水体中BPA浓度为20 mg/L的条件下,BPA去除率在30 min达到95%。捕获实验、电化学表征表明:在CoNC+PMS体系中,BPA主要通过直接电荷转移的非自由基途径得到降解。本文为生物炭催化性能的优化及BPA在高级氧化技术中的降解研究提供借鉴。
内分泌干扰物双酚A (Bisphenol A,BPA)在环境中对生态安全构成了潜在的威胁,因此需要寻找一种合适的处理方法。基于Co、N共掺杂材料具有反应活性高、化学稳定性高、去除污染物效率高等优势,本文以杉木屑生物炭为原料进行Co、N共掺杂制备了具有高效过一硫酸盐(PMS)活化能力的钴、氮共掺杂生物炭(CoNC)复合材料,用以活化PMS去除水体中BPA。相比于C、NC及CoC,CoNC的表面粗糙程度增加,缺陷点位增多,电荷转移阻力减小,且结构比表面积与孔隙结构得到改善,比表面积达到70.31 m2/g;对不同Co、N掺杂比、溶液初始pH、共存阴离子对BPA去除效率的影响进行了研究。结果表明:相比于原始材料,CoNC+PMS体系表现出优异的BPA去除能力。在溶液初始pH为7,CoNC投加量为0.2 g/L,PMS浓度为0.3 mmol/L,模拟水体中BPA浓度为20 mg/L的条件下,BPA去除率在30 min达到95%。捕获实验、电化学表征表明:在CoNC+PMS体系中,BPA主要通过直接电荷转移的非自由基途径得到降解。本文为生物炭催化性能的优化及BPA在高级氧化技术中的降解研究提供借鉴。