铜锰二元催化陶瓷纳米纤维膜强化类Fenton净水研究

作     者：罗航 唐升引 邓岳鹏 王延益 张锡辉 

作者机构：清华大学深圳国际研究生院 

出 版 物：《工业水处理》 (Industrial Water Treatment)

年 卷 期：2024年

学科分类：081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0815[工学-水利工程] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：深圳市科技计划资助(WDZC20231128115832002) 

主　　题：水处理 类Fenton工艺 铜锰二元金属氧化物 催化陶瓷纳米纤维膜 

摘      要：为克服传统类Fenton反应在水处理应用中存在的单一金属氧化物催化活性有限、活性氧物种（ROS）利用率低、粉体催化剂难以回收再生等技术瓶颈，以Cu、Mn为核心催化元素，研发了一种铜锰二元复合金属氧化物催化剂Cu1.5Mn1.5O4，并以此构筑了新型铜锰二元催化陶瓷纳米纤维膜，用以强化水中难降解有机污染物的去除。Cu1.5Mn1.5O4包含的多价态Cu+/Cu2+和Mn2+/Mn3+/Mn4+可高效催化H2O2分解产生以1O2为主的多种ROS，从而实现对水中MB的高效降解。在中性条件下，0.5 g/L Cu1.5Mn1.5O4可高效催化300 mmol/L H2O2在5 min内100%降解去除10 mg/L MB。新型铜锰二元催化陶瓷纳米纤维膜既可实现Cu1.5Mn1.5O4在陶瓷膜中均匀分布，也可通过限域效应缩短类Fenton反应中ROS与有机污染物在纳米膜孔内的传质距离，从而提高ROS利用率并保障膜出水中有机污染物的高效去除。在40 L/(m2·h)的恒通量膜过滤实验中，催化膜可高效催化50 mmol/L H2O2在中性条件下氧化降解10 mg/L MB，实现膜出水中MB的100%去除。