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應用合成生物炭基材料激發過硫酸氫鉀的技術分析

  生物炭作為一種環保、成本較低的催化劑,在有機污染物的催化降解中越來越受到關注。近年來,為了符合可持續發展和成本較低的要求,已經研究了由脫水污泥、農業和工業廢物產生的生物炭(BC)作為有前途的候選者來替代較貴的碳基材料。有學者采用玉米秸稈生物炭激發過硫酸氫鉀鹽,以清理污水中含苯并a芘(BaP)。污染的水溶液修整結果表明,在pH=7時,被1.6g/L的生物炭激發的10mM過硫酸氫鉀鹽清理去了約88.4%的BaP,降解起主要作用。然而,由于有限的表面官能團類型和較低的耐干擾能力,原始BC碳的催化性能并不能令人滿意,故合成生物炭基材料越來越受到人們的關注。

  有學者使用麥秸、尿素和FeSO4.7H2O作為原料合成了一種新的Fe-N-BC材料用以激發PS,用于酸性橙(AO7)和其他常見有機污染物的降解。實驗結果表明,當Fe-N-BC劑量增加到0.2g/L時,AO7清理清理效率增加到98.2%。當PS劑量增加到1.0mM時,在90min內觀察到98.2%的AO7被清理;當添加過量的PS時,對AO7清理性能沒有明顯的變化。此外,溶液的pH也會影響污染物的清理。當初始pH為3時,在20min內清理了93.4%的AO7;然而,當將pH調整到11時,觀察到明顯的制約作用,并且只清理去了30%的AO7。

  有學者通過使用共沉淀和熱解制備的生物炭基材料(Fe-Mg氧化物/生物炭(FeMgO/BC))激發過硫酸氫鉀鹽,清理水中磺胺二甲基嘧啶(SMT)。實驗結果表明,當pH=3、PS濃度為5mM,FeMgO/BC劑量為2g/L時,水中SMT的清理率可以達到99%,TOC清理效率可以達到77.9%。FeMgO中的Fe(Ⅱ)和生物炭表面的羥基和羧基有益于產生SO4-。SMT的降解發生了脫氫、鍵裂和不飽和鍵的加成過程。此外,FeMgO/BC具有較好的可重復使用性和穩定性。雖然炭基材料價格低廉、越為環保,但是可重復利用性能制約了它的大規模應用,因此,增加其重復利用性是未來研究的主要方向。

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