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“珞珈資源環境講壇”第三十五講:活化過硫酸鹽體系處理水中難降解有機污染物的能效及機理研究


2019年5月23日下午四點半,“珞珈資源環境講壇”第三十五講在學院220學術報告廳舉辦,林恒老師以“活化過硫酸鹽體系處理水中難降解有機污染物的能效及機理研究”為題為大家帶來一場精彩的講座,與大家分享了活化過硫酸鹽降解有機污染物過程中的相關知識。

如今水污染的形勢嚴峻,尤其是有機污染物,有毒且難降解。高級氧化技術是常用于水中難降解有機污染物的處理,近年來,基于活化過硫酸鹽的高級氧化技術受到了廣泛關注。這次報告,林老師結合彙報人及其團隊的研究成果,為我們介紹了研究不同活化過硫酸鹽體系中目标污染物降解的能效及機理。

首先,林老師介紹了高級氧化技術廣泛使用的反應原理Fenton反應,但是該反應中二價鐵離子易氧化,有關學者加入了電場形成“電-Fenton”體系有效解決該問題。但是,該反應中,過氧化氫不穩定不易儲存,于是就有了活化過硫酸鹽(PS)體系的應用,同樣的加入電場形成“電-PS體系”,陰極還原反應促進催化劑表面低價态金數的再生,從而不斷活化PS生成活性自由基。

接着,林老師為我們介紹了他們團隊對于電-過硫酸鹽體系的研究過程。由于二價鐵的易氧化性,嘗試使用“電-三價鐵-PS體系”對氯貝酸進行降解實驗,通過表征分析發現,三價鐵在陰極會被還原為二價鐵發揮作用。但是,金屬催化劑易溶出,可能會造成水體的二次污染,所以他們又進行鐵氧化物固體氧化劑、雙金屬氧化劑進行實驗,發現效果也很不錯。林老師又指出,以上的催化降解過程都需要電場,能耗大,基于廢物利用和減少耗能的想法,他們使用了廢電池中的氧化物進行實驗,實驗結果表明這樣是可行的,并且由于自然湖水可以緩沖穩定PH,該方式在自然水域中的效果更好,應用前景佳。

之後,由于金屬催化劑必然會産生金屬離子的溶出,林老師的團隊嘗試建立“非金屬催化劑活化過硫酸鹽體系”,同樣基于廢物利用的想法,他們使用了鋸末灼燒提取生物炭作為催化劑,并且排出了生物炭吸附了有機污染物的可能,發現有機污染物很好地被降解,同樣的在自然水中和在實驗室蒸餾水中的催化效果一樣,因此具有很大的應用前景。

最後,林老師總結,電-過硫酸鹽體系實現了低價金屬離子的循環利用,解決了金屬離子活化過硫酸鹽體系中金屬離子投加量過多及形成污泥的缺陷;以廢舊電池為原料制備鐵氧體催化劑用于活化過硫酸鹽體系不僅能有效降解水中的有機污染物,且能為廢舊鋅錳堿性電池的資源化回收利用提供思路;非金屬催化劑生物炭用于活化過硫酸鹽體系不僅能高效降解水中的有機污染物,且能避免金屬催化劑使用過程中帶來的金屬離子溶出。

 

文本:敖開顔

攝影:任經緯

 

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