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我校在高级氧化处理水中有机污染物研究方面取得新进展
时间:2021-11-11  作者:  浏览次数:  文章来源:科研处、制药工程学院

近日,化学工程技术权威期刊《Chemical Engineering Journal》(IF=13.273)在线发表了我校制药工程学院侯晓虹教授课题组在高级氧化处理水中有机污染物领域的最新研究成果,文章题目为“Rapid microwave synthesis of Fe3O4-PVP@ZIF-67 as highly effective eroxymonosulfate catalyst for degradation of bisphenol F and its echanism analysis”(10.1016/j.cej.2020.126453)。

双酚F(BPF)是一种典型的内分泌干扰物质,对生态环境和人类健康造成一定的影响和危害。常规的水处理技术中,物理法主要依靠吸附作用把污染物从水相转移至固相,存在二次污染;生物法降解周期长且收效甚微;Fenton氧化法对pH要求严苛;光催化需要额外设备等。因此,急需一种氧化速率快、降解效果好、二次污染少、无需辅助设备的技术高效处理难降解有机污染物。

课题组通过微波辅助法制备了磁性钴基催化剂Fe3O4-PVP@ZIF-67用于活化过硫酸盐降解双酚F。这种基于硫酸根自由基(SO4-•)的新型高级氧化技术,能有效降解有机污染物,进而矿化成水和二氧化碳。相对于传统Fenton反应的•OH来说,SO4-•的半衰期更长(30-40 μs),具有较高的氧化电位(2.6-3.1 V)和更宽泛的pH应用范围。在光、热、超声或过渡金属离子等诸多活化过硫酸盐从而产生SO4-•的方式中,过渡金属离子活化无需辅助设备且效果更佳。

通过微波辅助溶剂热法快速合成了Fe3O4-PVP@ZIF-67,并通过一系列方法对其物理结构和化学性质进行了表征。将获得Fe3O4-PVP@ZIF-67用于活化PMS,产生SO4•。以Fe3O4-PVP@ZIF-67为非均相催化剂,PMS为氧化剂的催化降解体系对BPF具有良好的降解能力,1 h内去除率为100%。该降解体系突破了一般氧化法pH范围严苛的难题,以实用性为出发点探究了该降解体系在自然水体中常见无机阴离子及其它污染物共存情况下的可行性,且催化剂可循环使用。讨论了基于SO4•的高级氧化技术对BPF的降解机理,并对BPF的降解副产物和降解途径进行了鉴定和推测。这种高效且稳定的催化剂应用于新型高级氧化技术为处理难降解有机废水提供了理论依据。

我校2017级环境化学专业硕士研究生崔佳男为该论文的第一作者,制药工程学院侯晓虹教授和王婷副教授为论文通讯作者。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126453

图1.微波辅助法合成Fe3O4-PVP@ZIF-67活化PMS降解BPF示意图

图2.Fe3O4-PVP@ZIF-67催化剂合成与表征图


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