热解时间对污泥生物炭活化过硫酸盐的影响研究

污泥热解制备生物炭是一种污泥有效处理处置与资源化利用方法。通过控制热解时间,调控污泥生物炭表面的活性位点,改变过一硫酸盐（PMS）体系中的活性物种组成,可实现环丙沙星（CIP）的高效降解。研究发现,热解温度为700℃、热解时间为120 min时,污泥生物炭具有较高的PMS活化性能,对CIP的去除率近90%。机理探究表明,¹O₂在体系中发挥主要作用。C==O、吡咯氮和—OH位点有利于¹O₂产生,C—O、吡啶氮、晶格氧和Fe位点促进·OH和SO₄^·-释放,石墨氮可促进PMS活化产生SO₄^·-。     

稻壳生物炭/过硫酸盐降解水中四环素的研究

以稻壳为原料,制备了稻壳生物炭,并运用FTIR、XRD等进行表征,详细研究了稻壳生物炭/过硫酸盐体系对水中四环素的去除效果和机制,并对四环素降解过程进行了动力学分析。结果表明,制备的稻壳生物炭对过硫酸盐具有良好的活化性能,能协同过硫酸盐实现四环素的高效去除。稻壳生物炭/过硫酸盐体系对四环素的去除率显著高于单一生物炭、过硫酸盐体系和活性炭/过硫酸盐体系。稻壳生物炭/过硫酸盐体系降解100 mL浓度10 mg/L四环素的最佳工艺条件为：生物炭投加量3 g/L,过硫酸盐投加量12 mmol/L,反应温度60℃,初始溶液pH为5.5,反应时间为120 min。该条件下,四环素的去除率达93.9%。FTIR证实,制备的稻壳生物炭表面富含羟基、羧基等含氧官能团,可活化过硫酸盐产生更多硫酸根自由基。此外,水中共存阴离子对降解过程存在不同程度的抑制作用。动力学分析表明,四环素降解过程符合一级反应动力学模型;自由基猝灭实验证实,反应体系主导自由基为硫酸根自由基。     

生物炭基铁酸钴活化过一硫酸盐降解水中环丙沙星的性能研究

通过高温煅烧生物秸秆制备生物炭,借助水热法制备生物炭基铁酸钴,活化过一硫酸盐降解水中环丙沙星,考察生物炭/铁酸钴质量比、过一硫酸盐浓度、环丙沙星浓度对其降解性能的影响,在此基础上进一步探究其重复利用性和催化机理。研究表明,生物炭/铁酸钴质量比为1∶1,过一硫酸盐浓度为0.25 g/L时,对5～40 mg/L的环丙沙星均具有较好的降解效果,生物炭基铁酸钴重复利用5次后,活化过一硫酸盐对CIP的降解率仍高达80.0%。在降解过程中,以生物炭基铁酸钴活化过一硫酸盐产生的硫酸根自由基氧化降解环丙沙星为主要途径。     

nZVI@BC活化PMS氧化高硫酸盐废水中亚甲基蓝的研究

采用由小麦秸秆制备的生物炭（Biochar,BC）作为纳米零价铁（Nanoscale zero-valent iron,n ZVI）载体,制备出一种高效非均相催化剂-生物炭负载纳米零价铁（n ZVI@BC）,用于活化过一硫酸盐（Peroxymonosulfate,PMS）降解高硫酸盐印染废水中的典型染料亚甲基蓝（Methylene Blue,MB）。n ZVI@BC 表征结果表明,BC 具有优良的稳定性且富含活性官能团,负载于 BC 上的 n ZVI 分散性好。通过批次实验探究了初始 p H、n ZVI@BC 投加量、PMS 浓度和硫酸钠浓度对 n ZVI@BC/PMS 体系降解 MB 的影响。结果表明,在 MB 初始质量浓度为 40 mg/L,p H 为 3,n ZVI@BC 投加量为 0.2 g/L,PMS 质量浓度为 0.4 g/L,Na₂SO₄浓度为 0.2 mol/L 的条件下,反应 30 min 后 n ZVI@BC/PMS 体系对 MB 的降解率达到 90.36%。Na₂SO₄浓度超过...     

碱热联合活化过硫酸钠氧化降解2,4-二氯苯酚研究

以水中的2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为目标污染物,比较了多种方式活化过硫酸盐氧化降解效果,探讨了碱热活化过硫酸钠氧化降解水中2,4-DCP的影响因素及自由基降解机理。结果表明,相同时间内碱热联合活化过硫酸钠对2,4-DCP降解效果要优于单一碱、热和紫外活化过硫酸钠的降解效果,在p H为9、60℃条件下处理180 min后的降解率达到97.83%。碱热活化过硫酸盐对2,4-DCP的降解效果随着过硫酸钠的投加量的增加而增加,但随着初始2,4-DCP含量的增加而降低。CO_3~(2-)可促进2,4-DCP的氧化降解,0.5 mol/L的CO_3~(2-)可提高降解率20%以上。在p H为9、60℃的碱热活化降解条件下,SO_4~(-·)和HO~·共存于体系中降解2,4-DCP,其中HO·起主导作用。     

热活化过硫酸钠氧化降解水中2,4-二氯苯酚的研究

以水中2,4-二氯苯酚为目标污染物,比较了不同活化方式下过硫酸钠对2,4-二氯苯酚的降解去除效果以及热活化过硫酸钠降解2,4-二氯苯酚的影响因素。结果表明,过硫酸钠的活化效果依次为:热活化碱活化超声波活化过氧化氢活化无活化。升温有利于提升过硫酸钠的活化效率,60℃时活化过硫酸钠的降解效果可达到最佳。热活化过硫酸钠降解的适宜条件为:2,4-二氯苯酚与过硫酸钠摩尔比为1∶30、过硫酸钠分3次等量添加、pH为11～12、反应时间200 min,该条件下水中初始质量浓度为50 mg/L及以下的2,4-二氯苯酚几乎完全降解去除。研究结果表明,热活化过硫酸盐氧化法能高效去除水中的氯苯酚类污染物。     

热解温度对污泥生物炭稳定性及养分淋溶特性影响

以市政污泥为原料,在300、500、700 ℃ 条件下热解制备得到污泥生物炭。采用碱液吸收法测定生物炭在培养环境下的CO₂释放速率以表征其降解速率,并采用预测模型计算得到生物炭的半衰期。以去离子水为浸提剂考察了生物炭中可溶性养分含量及其淋溶特性。结果表明:在300~700℃范围内,较高温度下制备的生物炭降解缓慢,稳定性更强,可在自然环境中长期存在,具有更好的固碳效果;较低温度下制备的生物炭中水溶性氮、水溶性钾含量更高,但水溶性磷含量更低;生物炭中养分的淋溶效果与其可溶性养分含量一致,较低温度下制备的生物炭的淋溶液中水溶性氮、水溶性钾含量较高,水溶性磷含量较低。     

活性炭活化过硫酸钠氧化降解盐酸金霉素的研究

以水中盐酸金霉素为目标污染物,研究了活性炭活化过硫酸钠对盐酸金霉素的降解效果及机制。结果表明,活性炭与过硫酸钠联合体系对盐酸金霉素的去除效果要好于活性炭和过硫酸钠的单一体系。活性炭活化过硫酸盐体系的最佳条件为:活性炭投加质量为0. 2 g、盐酸金霉素与过硫酸钠摩尔比为1∶50、p H为3,该条件下对初始质量浓度为50 mg/L的盐酸金霉素的降解率可达到80%以上。活性炭的重复利用性能较高,3次重复使用后降解率仍保持在60%以上。无机盐离子对体系氧化降解盐酸金霉素有一定的抑制作用。自由基鉴定试验结果表明,·SO_4~-在整个处理体系中起主要的降解作用。紫外-可见光谱分析发现,盐酸金霉素在分解过程中其苯环结构被破坏。活性炭活化过硫酸盐氧化法可高效去除水中的四环素类抗生素。     

石油焦基活性炭负载零价铁活化过硫酸盐降解水中磺胺二甲基嘧啶的研究

本研究以石油焦为原料制备了石油焦基活性炭(Activated carbon,AC),再采用液相还原法制备纳米零价铁(Nano-zero-valent iron,nZVI)/活性炭复合材料。利用nZVI/AC复合材料活化过硫酸盐产生硫酸根自由基(SO₄^·-)降解水中磺胺二甲基嘧啶(Sulfamethazine,SMZ)。随着nZVI/AC复合材料投加量的增大和反应温度的上升,SMZ的降解率增大。增大过硫酸钠投加量和SMZ的初始浓度,SMZ的降解率下降。二级反应动力学更适合描述nZVI/AC活化过硫酸盐降解SMZ的反应过程。利用石油焦制备nZVI/AC复合材料活化过硫酸盐可有效降解水中的磺胺二甲基嘧啶,体现了“以废治废”的理念,为磺胺类抗生素废水的处理提供了新思路。     

茶渣污泥基活性炭的制备及其在CODCr废水吸附中的应用

以黑茶渣和生活污泥为原料，以碘吸附为主要参考指标，采用KOH作为制备活化剂，改变温度、配比、活化时间和活化剂浓度等，将污泥和茶渣放入马弗炉进行炭化和活化，探究其最佳制备条件。实验得出，700℃的活化温度，1∶4的污泥茶渣配比，1h的活化时间，50%的KOH溶液为茶渣污泥基活性炭的最佳制备条件。以最佳制备条件制备的活性炭，通过改变活性炭的投加量、振荡温度、吸附质pH三个条件，研究其对去除水中COD_Cr的影响效果。     

介孔掺硫活性炭活化过硫酸盐降解曙红Y废水的研究

在不同活化温度下制备了介孔掺硫活性炭(ACS-X)，通过扫描电镜(SEM)、元素分析(EA)、N₂-等温吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段对其进行表征。通过建立掺硫活性炭活化过二硫酸盐(PS)降解曙红Y(EY)体系，探究了孔结构性质对活性炭吸附性能和催化性能的影响。结果表明，ACS-X的孔结构是影响活性炭吸附性能的主要因素，而活性炭的催化性能由孔结构性质和含硫官能团的存在形式及原子分数共同影响。还考察了ACS-X投加量、PS浓度、EY浓度、溶液初始pH等因素对EY废水降解效果的影响，探究了PS活化机理。结果表明，当PS浓度为3 mmol/L,ACS-800投加量为0.05 g/L,EY质量浓度为50 mg/L时，在60 min内降解率达到100%；酸性条件下ACS-800/PS体系降解EY的效果优于碱性条件；捕获实验表明体系中存在·OH、SO₄^·-与¹O₂，但¹O₂起主导作用。     

中空磁性微球活化过一硫酸盐降解水中甲氧苄啶的研究

采用溶剂热法制备了铁酸锰(MnFe₂O₄)中空磁性微球(HM-MnFe₂O₄),利用SEM、TEM、XRD、VSM、XPS、BET/BJH方法对材料进行表观和形貌分析,并将其应用于活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的甲氧苄啶(Trimethoprim, TMP),通过高效液相色谱法对降解效率进行评估。结果表明,在pH为9.0、PMS浓度为3.0 mmol/L的条件下,投加0.20 g/L的HM-MnFe₂O₄纳米材料可在120 min内完全降解10.0 mg/L的TMP。同时,考察了阴阳离子对TMP降解过程的影响,Cl^-对TMP的降解有促进作用,HCO^-₃、Cu²⁺和腐殖酸(HA)均具有一定的抑制作用。通过自由基猝灭实验发现降解体系受到·OH、O^-₂·的自由基和¹O₂的非自由基影响。循...     

氮掺杂多孔污泥炭活化过二硫酸盐降解橙黄Ⅱ

以市政污泥为碳源、碳酸氢钾为活化剂、尿素为氮源,制备了氮掺杂多孔污泥生物炭(NKBC),并采用N₂吸附-脱附实验、SEM、XRD、XPS对其比表面积、表面特征进行了系列表征与分析,结果表明,NKBC具有较大的比表面积,由于N负载于NKBC孔道内,其表面褶皱、缺陷较多,活化位点较多。将NKBC用于活化过二硫酸盐(PDS)降解橙黄Ⅱ,考察NKBC/PDS体系降解橙黄Ⅱ的性能,结果表明,在加入PDS 20 min后,NKBC/PDS体系对橙黄Ⅱ的降解率高达99.7%;该体系可在较宽pH范围(3～11)及常见阴离子存在条件下发挥作用。自由基猝灭实验和EPR光谱结果表明,NKBC/PDS体系降解橙黄Ⅱ的主要活性物种有·OH、SO₄^·-和¹O₂,且以¹O₂为主。该研究所构建的NKBC/PDS体系可应用于染料废水的处理,实现“以废治废”的目标。     

磁性污泥生物炭活化过硫酸盐降解罗丹明B

采用微波热解法制备磁性污泥生物炭(MBC),并通过XRD、FT-IR和SEM对其晶体结构、表面官能团及形貌进行表征。以罗丹明B(RhB)为目标污染物,研究MBC活化过硫酸盐(PDS)的性能。结果表明MBC活化PDS能够有效去除水体中RhB,效果优于磁性Fe₃O₄,归功于MBC具有丰富的官能团和发达的孔隙结构。此外,探究催化剂投加量、PDS添加量、温度和pH值对MBC活化PDS降解RhB的影响。MBC活化PDS降解RhB主要通过非自由基过程,其中单线态氧(¹O₂)是主要的反应活性物种。     

污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究

以城镇污水处理厂剩余污泥为原料,通过水热法制备生物炭,并研究所得生物炭在不同条件(吸附剂投入量、溶液浓度、pH值和温度)下对刚果红废水的吸附效果。研究结果表明,所得生物炭产率高,且在酸性条件下对刚果红具有较好的吸附性能;温度对污泥基生物炭吸附性能的影响很小;当体系反应温度为25℃,溶液pH值为3时,投加2 g/L生物炭,可将20 mg/L的刚果红废水吸附完全。     

玉米秸秆生物炭活化过硫酸盐催化降解罗丹明B的性能研究

以玉米秸秆为原料，制备了不同温度的生物炭材料，以罗丹明B(RB)为目标有机污染物，研究了过硫酸盐种类和浓度、生物炭热解温度、RB浓度以及小分子酸等对生物炭活化过硫酸盐降解RB性能的影响，并开展了模拟水样中RB的降解实验。结果表明：生物炭能够有效活化过一硫酸盐（PMS）和过二硫酸盐（PDS），进而促进RB的降解，其中生物炭-PMS体系的催化活性更强；热解温度影响生物炭活化PMS的催化活性，较低热解温度制备生物炭的催化性能更好；生物炭-PMS体系的催化活性随着PMS浓度的增加或RB浓度的降低而增加；3种小分子酸（柠檬酸、抗坏血酸、草酸）能显著促进体系的催化能力；RB的初始浓度与初始降解速率符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型，说明在RB降解过程中，吸附作用发挥着重要作用；生物炭-PMS体系降解人工地下水中RB的效果有所降低。     

生物炭负载CuFe2O4催化过硫酸氢钾降解罗丹明B

采用柠檬酸络合法制备了尖晶石CuFe₂O₄改性生物炭(CuFe₂O₄@PBC)材料，利用XRD、SEM和XPS表征催化剂的形貌和结构。研究了不同因素对CuFe₂O₄@PBC催化过硫酸氢钾降解罗丹明B(RhB)的影响。分析结果表明，RhB初始浓度为10 mg/L，催化剂投加量为0.2 g/L,PMS浓度为0.5 mmol/L时，在中性(pH=7)条件下反应90 min可降解98.6%的RhB。CuFe₂O₄@PBC/PMS体系具有良好的pH适应能力和抵抗外界环境影响的能力。自由基猝灭实验分析证明¹O₂、O₂^·-和SO₄^·-是降解RhB的主要活性自由基。循环利用实验表明催化剂经过四次重复使用后仍然能够保持85%以上的降解率。     

超声耦合非均相催化过硫酸钠降解水中苯胺

利用共沉淀-浸渍的方法,制备出Fe_3O_4@AC非均相磁性催化剂,并在超声辐照条件下,采用该催化剂催化过硫酸钠降解水中的苯胺。实验结果表明,超声耦合Fe_3O_4@AC非均相催化过硫酸钠降解水中苯胺具有较好的效果,当超声功率为100 W,频率45 Hz,pH为3.0,过硫酸盐浓度为240 mg/L,温度20oC时,反应时间为30 min时苯胺的去除率达到了91.5%。而且苯胺的降解过程遵循准一级动力学过程。     

污泥生物炭催化高级氧化过程进展

作为废水处理过程的副产物,污泥的高效处理处置是环保领域的难题之一。通过高温热解将污泥转化为生物炭是一种有效的污泥资源化途径。污泥生物炭不仅可作为“吸附剂”吸附去除水体中污染物,还可作为新型“催化剂”高效催化高级氧化过程以降解水体中的有机污染物。本文综述了近些年来国内外关于污泥生物炭在高级氧化技术领域尤其是催化过硫酸盐（PS）、过氧化氢（H₂O₂）、臭氧（O₃）以及光催化等氧化过程降解有机污染物的研究进展。通过探讨污泥生物炭的表面官能团、掺杂改性杂原子、负载过渡金属及其氧化物以及与其他技术耦合催化降解有机污染物的研究现状,进一步揭示污泥生物炭催化作用的关键活性位点以及催化机理。最后提出该领域目前面临的主要问题及未来发展方向,为污泥生物炭进一步实现高附加值资源化利用提供重要参考。     

Co/g-C3N4复合催化剂活化过一硫酸盐高效去除环丙沙星的性能研究

以三聚氰胺、三聚氰酸和硝酸钴为原料，采用高温煅烧法制备出复合型催化剂(Co/g-C₃N₄),用其活化过一硫酸盐(PMS)降解环丙沙星(CIP)。考察了各因素对Co/g-C₃N₄活化PMS去除CIP的影响。结果表明，Co/g-C₃N₄质量浓度为0.5 g/L、PMS浓度为2 mmol/L、溶液初始pH为7、CIP初始质量浓度为5 mg/L、温度为30℃时，CIP在45 min内的去除率可达99.5%;催化剂在5次循环利用后对CIP的去除率仍有83.3%,表明Co/g-C₃N₄的可重复利用性和稳定性良好。自由基淬灭试验表明，Co/g-C₃N₄活化PMS去除CIP的机制包括自由基途径(SO₄·^-、·OH)和非自由基途径(¹O₂、O₂·^-),其中主...