活性炭纤维负载硫化纳米零价铁用于活化PMS降解三氯苯酚

作     者：张子薇 王李新 甄建政 唐念念 李豪 孙佳豪 靳浠洋 吕维扬 ZHANG Ziwei;WANG Lixin;ZHEN Jianzheng;TANG Niannian;LI Hao;SUN Jiahao;JIN Xiyang;LYU Weiyang

作者机构：浙江理工大学材料科学与工程学院纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室杭州310018 浙江省现代纺织技术创新中心绍兴312000 

出 版 物：《环境工程学报》 (Chinese Journal of Environmental Engineering)

年 卷 期：2023年第17卷第10期

页      面：3257-3270页

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金青年资助项目(52003240) 浙江省自然科学基金资助项目(Lq21B070007) 中国博士后科学基金资助项目(2022M722818) 

主　　题：三氯苯酚 硫化纳米零价铁 过一硫酸盐 活性炭纤维 

摘      要：针对纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,nZVI)在反应过程中易团聚、易钝化和难回收等问题,采用比表面积大、化学稳定性好的活性炭纤维(activated carbon fibers,ACFs)作为载体,以连二亚硫酸钠(Na_(2)S_(2)O_(4))作为硫化试剂,制备活性炭纤维负载硫化纳米零价铁复合材料(activated carbon fibers supported sulfidized nanoscale zero-valent iron,ACFs-S-nZVI),并考察了复合材料活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)降解三氯苯酚(trichlorophenol,TCP)的催化性能、反应机理及重复使用性能。材料表征结果表明,硫化不仅可以缓解nZVI的氧化,还可以加快nZVI的电子传输速率,而引入ACFs载体则极大地提高了硫化纳米零价铁(sulfidized nanoscale zero-valent iron,SnZVI)的分散性和稳定性。通过条件探究实验发现,当反应条件设置为S/Fe比0.3、温度25℃、pH=6、催化剂投加量0.5 g·L^(-1)、PMS投加量0.5 mmol·L^(-1)时,ACFs-S-nZVI/PMS体系表现出最佳的催化性能,在30 min内即可去除99.14%10μmol·L^(-1)的TCP,显著优于未改性的样品。此外,该体系具有较宽的pH(2~10)适应范围、优异的抗离子干扰能力以及出色的重复使用性能。电子顺磁共振波谱(EPR)和自由基淬灭实验结果表明,羟基自由基(·OH)、硫酸根自由基(SO_(4)^(·-))和超氧自由基(O_(2)^(·-))参与了ACFs-S-nZVI/PMS体系的催化反应。综上可知,ACFs-S-nZVI具有催化性能优异、稳定性高、环境适应性强等优点,在催化降解有机污染物方面表现出较好的应用前景。