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            新研發高活性碳包氧化銅類芬頓催化劑可高效降解水中四環素污染物
            文章來源: 楊丹丹 發布時間: 2021-03-24

              近期,中科院合肥研究院固體所環境材料與污染控制研究部孔令濤研究員團隊研發出一種高活性碳包氧化銅類芬頓催化劑,通過活化過一硫酸鹽(PMS產生自由基與單線態氧,實現水中四環素污染物的高效降解。相關研究成果以 “Copper oxide encapsulated with carbon framework to activate peroxymonosulfate for efficient degradation of tetracycline”為題發表在Applied Surface Science期刊上。 

              四環素(TC)是一類具有并四苯結構的廣譜性抗生素,其生產和使用排名世界第二。四環素在人和動物體內不能被完全吸收,大約75%會以母體或代謝物子體的形式隨尿液和糞便排出體外,進而污染環境,最終危及人類健康和生態安全。由于TC的化學結構穩定、生物降解性差,所以常規技術難以去除。 

              研究人員制備出一種具有不規則多面體結構的碳包氧化銅復合材料(CuO@C-550),并將其作為非均相類芬頓催化劑用于活化PMS降解TC,40 min內對TC20 ppm)的去除率達到99.8%,且在寬的pH范圍(3-9)內均表現出良好降解效果。多種共存離子Cl-、H2PO4-、HCO3-、NO3-的加入對降解體系也幾乎沒有影響。經過五次循環后,體系對TC的去除率仍大于85%,且催化劑中銅元素流失極小,這表明該材料具有良好的穩定性。

                   此外,淬滅實驗和EPR測試結果表明,CuO@C-550活化PMS產生了·OH、SO4·-1O2等活性物質,進而推測出基于Cu+/Cu2+/Cu3+有效循環的反應機理。本研究解決了常規類芬頓催化劑金屬易流失的問題,突破了傳統芬頓反應受pH無機離子干擾限制,為水中難降解有機污染物的深度去除提供了新思路。 

              以上工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、安徽省科技重大專項等項目的支持。 

              文章鏈接: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149424。 

             

             圖1.  CuO@C-550(a) TEM (b - f) 、Mapping (g - i) 、HR-TEM 圖像。 

             

            2. (a) TBAEtOH濃度對TC去除的影響;(b) 不同體系下DMPO自旋捕獲 EPR 圖譜;(c) L-組氨酸對TC去除的影響;(d) 不同體系下TEMP自旋捕獲EPR 圖譜。  

             

            3. CuO@C-550/PMS體系降解TC機理圖。 

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