氧化锰八面体分子筛活化过硫酸盐降解有机污染物

作     者：沈悦 曹鸿健 刘晓恬 廖用开 蔡超 

作者机构：中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室 中国科学院大学 

出 版 物：《中国环境科学》 (China Environmental Science)

年 卷 期：2024年

核心收录：

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）] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 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：国家重点研发计划基金资助项目(2023YFC3709700) 福建省科技计划引导性项目基金(2022Y0073) 

主　　题：氧化锰八面体分子筛 催化活化 过硫酸盐 有机污染物 

摘      要：以过硫酸钾和乙酸锰为原料，采用固相法制备了氧化锰八面体分子筛(OMS-2PS)，采用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）等手段对OMS-2PS进行表征，考察了OMS-2PS活化过硫酸盐（PS）降解有机污染物的性能，研究了催化剂投加量、PS浓度和初始pH值等反应条件对目标污染物去除效果的影响，探究了OMS-2PS活化PS的作用机制。结果表明，采用固相法成功制备出OMS-2PS，且呈纳米棒状结构。OMS-2PS可有效活化PS降解水中有机污染物，当酸性橙7（AO7）浓度为50 mg/L，催化剂投加量为1.0 g/L，PS浓度为2.0 mmol/L时，60 min内AO7的去除率和矿化率分别为97.4%和50.1%。离子共存实验结果表明，Cl-、NO3-和CO32-对AO7的去除具有显著的抑制作用，而HA对AO7的去除几乎没有影响。自由基淬灭实验和电子顺磁共振（EPR）分析结果表明，OMS-2PS/PS体系中主要活性物种为·OH和SO4·-，且其中·OH对AO7的去除起主导作用。XPS分析结果表明，OMS-2PS表面的Mn（Ⅳ）和晶格氧是活化PS的主要活性位点。结合实验结果，分析OMS-2PS活化PS的机制可能是PS先通过OMS-2PS表面-OH和OMS-2PS结合，进而PS与OMS-2PS表面的活性位点反应产生活性物种。此外，将OMS-2PS/PS体系用于不同水体及其他有机污染物（双酚A、萘、四环素）的降解，也展现出良好的降解效果，表明该体系在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。