锰改性生物炭活化过二硫酸盐降解水中苯酚

作     者：刘晨曦 王晓波 刘凤玲 刘杰 郭照冰 仇鹏翔 杨圆圆 LIU Chenxi;WANG Xiaobo;LIU Fengling;LIU Jie;GUO Zhaobing;QIU Pengxiang;YANG Yuanyuan

作者机构：南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 北京大学深圳研究生院环境与能源学院深圳518055 广东南天司法鉴定所深圳518016 

出 版 物：《环境化学》 (Environmental Chemistry)

年 卷 期：2024年第43卷第6期

页      面：1954-1965页

核心收录：

学科分类：083001[工学-环境科学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(51608277)资助 

主　　题：锰改性 生物炭 过硫酸盐 活化 

摘      要：废弃生物质的再利用对减污降碳有较大意义.本文采用垂序商陆的茎为原料,经高锰酸钾溶液浸泡后,氮气保护下分别于700、850℃焙烧得到锰改性生物炭(Mn-700BC、Mn-850BC),并以同温度下未改性的生物炭(700BC、850BC)作为参照,探讨改性材料活化过二硫酸盐(PDS)降解苯酚的性能.SEM-EDS、XRD和XPS的结果表明,锰氧化物成功负载于生物炭上,锰的价态为Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)的混合价;850℃焙烧所得生物炭的石墨化程度、孔容及比表面积比700℃的生物炭高,官能团含量低.Mn-700BC和Mn-850BC对苯酚的去除率可达到89%和91%,且负载的锰氧化物对苯酚的降解起主要活化作用,碳的石墨化结构对活化有一定作用;EPR和自由基捕获实验结果显示,锰改性生物炭活化PDS降解苯酚以自由基氧化路径为主,同时伴有非自由基氧化途径.苯酚和PDS初始浓度对催化反应初活性的影响可以用Langmuir-Hinshelwood模型描述,降解反应速率受苯酚及PDS的吸附控制.在初始pH 3—9范围内,提高pH有利于苯酚的降解;共存的Cl^(−)、NO_(3)^(−)、SO_(4)^(2-)对苯酚降解均有一定抑制作用.锰改性生物炭活化PDS降解苯酚效果优良,揭示了这种改性材料用于活化过硫酸盐处理水中有机物的潜在前景.