热解温度调控下富铁污泥生物炭的结构演化及其类芬顿氧化行为与机理

2025-06-16 50 4.17M 0

  通过建立富铁污泥衍生生物炭催化剂的温度依赖性结构-活性相关性,解决了污泥处理和难降解污染物降解中的双重环境挑战.本研究通过系统的热解调控,证明了几个关键的相变.在热解温度为400℃时,O–H、C–H、C=O等大部分有机结构被破坏;当热解温度继续升高至600℃,仅残留少部分C–O、C–H结构,此时Fe的组分也发生较大改变,产生Fe1-xS和FePx;随着热解温度升高至700℃,有机物官能团几乎完全消失,而Fe组分中出现Fe0;热解温度在700~900℃范围内,碳基底不再发生明显变化,Fe0占比随着温度升高而下降,Fe1-xS占比反而上升,原因在于催化剂中较多的S元素与Fe结合发生热还原反应.通过电子顺磁共振(EPR)和猝灭实验证实,不同温度制备的催化剂中发挥作用的均主要是羟基自由基,但不同结构活化H2O2方式不同,对于残留有机结构的BC-400/500/600,非均相占主导地位;对于生成Fe0的BC-700/800/900,由于Fe0在酸性环境中溶出Fe2+,因此增加了均相反应途径.H2O2的利用率也与此吻合,在BC-400/500/600中的消耗速度相比BC-700/800/900较慢,原因在于缺少均相反应途径.通过测量BC-900体系中的氯离子和TOC,发现4-CP存在多种降解途径.连续流实验证明其良好的稳定性,具有环境修复和废水处理应用成本效益方面的双重优势.本研究将工业污泥资源化应用于含氯苯系物废水的治理,充分体现了“以废治废”的资源可持续利用原则. 



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