碳基材料活化PMS降解新污染物研究进展

自然环境中新兴有机污染物（ECOs）的存在和去除引起广泛关注，如持续性有机污染物、抗生素、内分泌干扰物等对水生生物和人类产生存在潜在生态风险。过硫酸盐型高级氧化工艺因具有较强氧化降解污染物和选择去除特性，同时兼具广泛pH适应范围而受到广泛关注，而构建适宜的材料结构以实现过硫酸盐体系的高效活化是有效降解新污染物的关键。碳基材料因具有较丰富的官能团分布和结构稳定性，是高效活化过硫酸盐（PMS）的重要催化材料选择。本论文系统总结了可用于活化硫酸盐体系碳材料的结构特点及其活化机制，揭示了碳基材料活化PMS过程存在的自由基和非自由基途径，也对其在高活化效能和绿色环保应用方面的研究前景进行了展望。     

改性生物炭活化过硫酸盐应用及机理研究进展

生物炭（BC）由于活化性能良好、成本低且绿色环保，广泛应用于活化过硫酸盐（PS）去除水中难降解有机污染物。不同的改性修饰方法可以丰富BC表面活性位点，进一步增强BC的理化性质，提高活化性能与稳定性。首先，综述了生物炭应用于活化PS的改性方法；其次，总结了BC激活PS的反应活性位点，PS活化的自由基与非自由基途径及其差异；接着，分析了改性以及生物质原料对两种不同活化途径之间的转化影响；最后，展望了BC活化PS应用及机理研究的发展方向。     

过硫酸盐高级氧化降解水体中有机污染物研究进展

基于硫酸根自由基（sulfate radical,SO₄ ^-·）氧化原理的活化过硫酸盐（persulfate,PS）氧化法是近年来高级氧化工艺（advanced oxidation process,AOP）的研究热点,以经济、高效、环境友好、安全稳定的优势在水处理、环境保护等领域开辟了新的思路。此前,学者们发现过硫酸盐高级氧化根据活化反应条件（如温度、光照、pH、过渡金属及催化剂等）的不同,会产生不同的自由基参与氧化反应,对降解结果也会产生不同程度的影响。本文根据相关自由基氧化机理,从产生硫酸根自由基的单一氧化、复杂活化体系硫酸根自由基与其他自由基复合氧化以及强化降解等方面,分析了近几年国内外学者对过硫酸盐降解典型有机污染物的研究及在催化剂开发方面所做的工作,指出了许多新颖的过硫酸盐活化手段及其降解效果与不足,并就未来的发展进行了展望,以期为过硫酸盐氧化法未来更好地发展和应用探索出路。     

改性活化过硫酸盐应用及机理研究进展

生物炭(BC)由于活化性能良好、成本低且绿色环保,已广泛应用于活化过硫酸盐(PS)去除水中难降解有机污染物.不同的改性修饰方法可以丰富BC表面活性位点,进一步增强BC的理化性质,提高活化性能与稳定性.首先,综述了BC应用于活化PS的改性方法;其次,总结了BC活化PS的反应活性位点,PS活化的自由基与非自由基途径及其差异...     

基于碳基催化剂活化过二硫酸盐降解有机污染物的研究进展

碳基催化剂作为一种绿色催化材料,可以有效防止有毒金属离子的浸出和二次污染。本文首先对碳基催化剂活化过二硫酸盐（PDS）降解有机污染物存在的三种反应机制进行了具体的阐述,对自由基机制和非自由基机制的优缺点进行了对比和讨论,对使用不同碳基材料（包括活性炭、石墨烯、碳纳米管、中孔炭、纳米金刚石、生物炭）作为催化剂活化过二硫酸盐降解有机污染物的研究进展进行了梳理,比较了不同碳基催化剂对有机污染物的选择性和降解效果,并对各种碳基材料存在的问题进行了总结;然后探讨了碳基催化剂掺杂改性对催化活性的影响及其机理,针对碳基催化剂存在稳定性和重复利用性差的问题介绍了几种碳催化剂再生方法,最后对碳催化剂用于活化PDS降解实际有机废水的前景做出了展望。     

复合体系强化过硫酸盐体系的研究进展

活化过硫酸盐的高级氧化技术(SR-AOPs)在处理难降解有机物方面处理效果优异且成本相对低廉,受到研究人员广泛关注。SR-AOPs由产生的硫酸根自由基和羟基自由基两种高活性自由基有效去除难降解有机污染物。而目前越来越多的研究人员使用复合体系替代单一体系来活化过硫酸盐,以增强污染物的去除效果。总结了国内外利用第三方结合以往常用的单一体系,形成复合体系强化活化过硫酸盐的三体系高级氧化技术,并对存在的问题进行了分析和展望。     

非自由基路线活化过硫酸盐的研究现状

在过一硫酸盐(简称PMS)和过二硫酸盐(简称PDS)的高级氧化技术中,非自由基路线具有高选择性氧化、有毒副产物少(如氯离子存在时)以及对催化剂结构破坏小等优点。过硫酸盐本身很难直接降解有机污染物,因而活化过硫酸盐是一个必不可少的步骤。简述了金属基和碳基材料活化过硫酸盐降解水中有机污染物的研究现状,重点阐述了非自由基路线。针对各自的优缺点,展望了未来发展方向。     

金属有机骨架及其衍生材料活化过硫酸盐在水处理中的

金属有机骨架材料（MOFs）具有以金属离子为中心的结构特征,因此利用MOFs及其衍生材料可构建非均相过硫酸盐催化氧化体系,该体系能耗低且高效,在水处理中具有良好的应用前景。本文综述了MOFs及其衍生材料活化过硫酸盐处理水中难降解有机污染物（包括有机染料、环境内分泌干扰物和抗生素）的研究现状,探讨了不同组成及结构的MOFs及MOFs衍生材料对催化降解水中有机污染物性能的影响,指出MOFs及其衍生材料的结构设计、合成策略、不饱和的金属活性位点以及反应体系中的活性物质等是体系催化降解能力的重要影响因素。最后总结了目前基于MOFs材料活化过硫酸盐作为一种新型的高级氧化技术在水处理应用研究中存在的问题,并提出新型高效联合活化体系的构建及活化作用机制深入的探索和完善是今后研究的重点。     

水处理中单线态氧生成方式的研究进展

在高级氧化过程中，相比于羟基自由基、硫酸根自由基可无差别地氧化降解有机污染物的性质，活性氧粒子单线态氧可以有选择性地降解特定有机污染物，这一特点为处理复杂水体污染提供了另一种可行方案。分别从光促进、通过活性中间体以及在催化材料中构造特殊结构这3个角度，系统梳理了当前文献中报道的单线态氧生成的主要途径，并就各生成途径的优缺点做了比对。光促进途径涉及气-液-固三相反应，光能利用率需进一步提高，通过活性中间体生成单线态氧的途径往往不易准确把握活性中间体的含量。与这2种生成方式相比，通过在催化材料中构造特殊结构的单线态氧生成方式局限性低，在未来更具实际应用价值。     

亚硝酸盐共存下UV/PS/CNTs降解 2,6-二氯苯酚及其机理

以2,6-二氯苯酚（2,6-DCP）为目标污染物，在亚硝酸盐（NO2-）共存背景下采用紫外协同碳纳米管复合活化过硫酸盐工艺（UV/PS/CNTs）降解2,6-DCP，探究其影响因素及降解机理，考察体系循环活化潜能和副产物生成情况。结果表明，在反应时间30 min、反应温度25 ℃、2,6-DCP浓度为0.05 mmol/L、NO2-浓度为0.2 mmol/L、PS投量为0.5 mmol/L、CNTs投量为50 mg/L时，UV/PS/CNTs体系对2,6-DCP降解率达95.9%。该体系中，2,6-DCP降解速率随PS和CNTs浓度的增加而增大，随NO2-浓度增大而减小，溶液pH对目标物降解呈先增大后减小趋势，pH 9.0时降解率达99.8%，降解速率为0.3483 min-1。CNTs具有良好的循环使用性能，5次重复实验后仍能去除89.0%的2,6-DCP，且在实际水体中降解效果较好。机理分析表明，该体系对2,6-DCP降解遵循以单线态氧为主导的非自由基氧化途径，且反应过程中生成了一氯硝基酚副产物。     

催化臭氧氧化降解水中有机污染物的研究进展

水污染是当前工业发展中亟待解决的问题之一,催化臭氧氧化降解有机污染物工艺具有绿色、高效和工艺简单的优点而被广泛应用,而其中的关键在于催化剂的选用。本研究对均相催化臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化过程的机理进行了分析和总结,着重讨论了非均相催化臭氧氧化过程常采用的贵金属催化剂、过渡金属催化剂、碱土金属催化剂和非金属催化剂对臭氧氧化降解有机污染物的促进作用,对提高这些催化剂催化活性的方法进行了综述,总结了pH值、臭氧浓度、催化剂剂量和有机污染物浓度对催化臭氧氧化降解有机物过程的影响。指出目前催化臭氧氧化降解有机污染物过程面临的主要问题是活性组分的流失导致催化剂催化活性下降。在今后的研究中,开发和制备新型、高效、绿色、稳定的催化剂以及探究最佳工艺条件仍是研究的重点。可以通过提高催化剂的吸附能力以改善臭氧在水溶液中的传质,促进臭氧分子的分解,还可以通过不同活性组分的协同偶联有效抑制活性组分的流失,提高催化剂催化活性的同时提高催化剂的稳定性,以达到高效降解有机化合物的目的。     

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。     

不同猝灭剂对SO4·-和·OH高级氧化体系的猝灭效果

高级氧化技术(AOPs)对有机物有显著的降解能力,尤其对含有农药、染料、药物与个人护理品等难降解有机污染物废水的处理效果较好。研究者将AOPs引入有机废水的处理过程中。在AOPs降解有机污染物的研究中,常需要添加猝灭剂终止反应,以获得实验数据。探讨了不同种类猝灭剂对基于硫酸根自由基(SO_4·~-)和羟基自由基(·OH)的2种高级氧化体系的猝灭效果。用二价铁活化过硫酸盐法(Fe~(2+)/PS)与Fenton法(Fe~(2+)/H_2O_2)获得SO_4·~-和·OH,以罗丹明B(RhB)作为降解物,对比研究了亚硫酸钠(Na_2SO_3)、亚硝酸钠(NaNO_2)、抗坏血酸(AA)、甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)作为猝灭剂的猝灭效果。实验结果显示,在SO_4·~-氧化体系中,NaNO_2和AA的猝灭效果较好;而·OH氧化体系下,NaNO_2、MeOH、EtOH和TBA的猝灭效果更佳。     

基于亚硫酸盐的高级氧化活化方法最新进展

在基于硫酸根自由基（SO4·-）的高级氧化水处理技术中,SO4·-的来源主要集中于过硫酸盐,关于亚硫酸盐〔S（Ⅳ）〕的报道较少。对比分析了S（Ⅳ）和过硫酸盐（PS）产生自由基的特点,总结了由S（Ⅳ）活化产生SO4·-降解有机物的机理,介绍了过渡金属活化、光活化、电活化以及多种方式联合活化等方法活化S（Ⅳ）并用于废水处理...     

联合活化过硫酸盐及其去除污水中污染物研究进展

过硫酸盐(Persulfate,PS)高级氧化工艺是去除污水中污染物的有效方法。该工艺以PS为氧化剂,将其活化后对污染物进行氧化降解。PS的不同活化方式相互联合具有协同作用,表现出超越单一活化简单加和的污染物去除效果。综述了PS的活化方式,阐述了包括过渡金属之间联合活化、非金属与过渡金属联合活化、非金属之间联合活化在内的不同类别联合活化的活化机理,讨论了联合活化PS在去除微量有机污染物中的应用现状,并对联合活化PS技术的发展前景进行展望。     

煤气化渣活化过硫酸盐体系氧化去除菲

采用固体废弃物煤气化渣（CGS）作为过硫酸盐（PS）的活化剂,实现对多环芳烃（PAHs）类难降解有机物菲（PHE）的高效去除。使用SEM-EDS、XPS表征了CGS的微观结构和元素组成,通过自由基掩蔽实验和EPR实验确定自由基种类;探究了CGS投加量、PS浓度、初始pH、共存物质对CGS/PS体系中菲降解效果的影响,明晰了反应机理并推测降解路径,并使用ECOSAR软件评估菲及其产物的毒性。结果表明,CGS中Fe元素质量分数为11.9%,可有效活化PS。在PHE质量浓度为1 mg/L、pH=3、CGS投加量（以PHE溶液体积计）0.7 g/L、PS浓度1 mmol/L的初始条件下,60 min后CGS/PS体系对菲的去除率达95.34%,PS的利用率达29.18%。菲降解过程符合伪一级动力学,CGS/PS体系产生了硫酸根自由基（SO4?-）和羟基自由基（HO?）,且SO4?-在菲降解过程中占主要作用,共存离子HCO3-、NO3-对反应的抑制作用较显著。菲主要通过去羰基、羟基化、脱碳等反应分解为长链酸、酯,最终转化为CO2和H2O。ECOSAR模型评估发现,菲降解的中间产物毒性普遍低于菲。     

锰氧化物活化过硫酸盐降解有机污染物的研究进展

基于硫酸根自由基(SO_4~-·)的高级氧化技术是近年来迅速发展起来的一种水污染控制技术。非均相活化或硫酸盐诱导产生(SO_4~-·)具有高效、无二次污染等优势,其中锰氧化物是一类廉价、高效的过硫酸盐活化材料。综述了四类锰氧化物在活化过硫酸盐降解有机污染物的研究进展。     

过硫酸盐高级氧化技术的研究进展

过硫酸盐高级氧化技术由于其更高效、更经济、更安全的特点获得了越来越多的关注，它依靠某些手段（光活化、热活化、超声活化、过渡金属活化、非金属活化及碱活化）获得具有强氧化性的硫酸根自由基，且存在时间较长，从而可与水中有机污染物更好地接触，达到较好的降解效果。为使降解效果更好，近年来涌现了越来越多的活化过硫酸盐的新型工艺。从过硫酸盐高级氧化法的氧化原理出发，讨论总结了各种活化工艺的发展与成果，旨在为推进过硫酸盐高级氧化技术的研究发展提供新思路。     

杂原子掺杂碳材料活化过硫酸盐技术的研究进展

碳材料因其比表面积高、吸附性能佳,并且能克服加热、紫外光照射、超声等传统活化方式能耗高、金属催化材料产生二次污染的弊端而在活化过硫酸盐降解有机污染物应用中具有潜力。杂原子（N、S、B、P等）掺杂不仅能打破碳材料网络惰性、提高电导率,还能增加反应活性位点,是提升碳材料活化过硫酸盐性能的有效途径。本文介绍了碳材料活化过硫酸盐的机理,主要包括自由基途径、单线态氧途径及表面电子传递,并进一步总结了杂原子掺杂碳材料活化过硫酸盐的机理;然后综述了杂原子碳材料的种类、制备方法及其在有机污染物降解中的应用,最后指出了已有研究存在的不足,并提出杂原子掺杂碳材料稳定性及可重复利用性的提升和降解机制的深入探索是未来研究的方向。     

钴基双金属催化剂活化过一硫酸盐技术研究

活化过硫酸盐的高级氧化技术(SR-AOPs)在降解有机污染物方面效果优异且成本低廉,成为了现阶段的研究重点.钴基双金属催化剂是由两种不同的金属组成,比单金属催化剂的催化性能更好,可以有效活化过一硫酸盐(PMS),转换成硫酸盐自由基.本文阐述了钴镍催化剂、钴锌催化剂、钴铜催化剂和钴铁催化剂活化PMS降解有机污染物的机理,...