【精选文章】锌硫功能生物炭活化过二硫酸盐降解亚甲基蓝

随着工业技术和经济的不断发展，工业废水外排引发了水环境恶化问题，且日益严重。

本研究采用简单且环保的植物富集法结合一步热解法制备锌硫功能生物炭（Zn/S-BC），并活化PDS降解模拟废水中的染料亚甲基蓝（MB），通过考察不同体系、Zn/S-BC投加量、PDS投加量、初始pH、共存阴离子和不同质量浓度MB等6个方面因素对Zn/S-BC活化PDS降解MB的影响，分析MB降解的主要机理。

植物富集法结合一步热解法制备锌硫功能生物炭具有大的比表面积、总孔隙容积和丰富的表面官能团，为活化PDS提供更多的活性位点。在溶液初始pH为7.08、Zn/S-BC投加量为0.2g/L、PDS投加量为0.3 mmol/L、MB初始质量浓度为50 mg/L和反应温度25 ℃条件下，体系可以降解98.7%的MB。Zn/S-BC-PDS体系对高质量浓度MB（100、500、1 000 mg/L）及甲基橙（MO）和四环素（TC）也有很好的降解效果，对难降解有机物具有较好的适用性。

不同过程生成的SO ₄ · ⁻ 和·OH自由基同参与了Zn/S-BC-PDS体系降解MB的过程。Zn/S-BC-PDS体系基本不受溶液中阴离子的干扰，具有强抗干扰性，且经过3次循环后对MB的降解率仍能保持96.52%，具有较好的稳定性。

该研究为绿色高效催化剂的制备及其催化PDS降解有机污染物提供了参考。

1）以入侵物种水葫芦为原料，减少其对环境的危害，实现以废治废。

2）采用简单环保的植物富集法结合一步热解法制备了Zn/S-BC，其具有大的比表面积、总孔隙容积和丰富的表面官能团，为活化PDS提供更多的活性位点。

3）催化剂活化PDS的基于过硫酸盐的高级氧化为去除高浓度、复杂的水体环境提供了参考。

4）本体系降解MB主要是自由基途径和非自由基途径共同参与，从而实现高浓度MB的去除，且对于其他有机污染物（MO和TC）也表现出了很好的降解效果，且体系具有很好的抗干扰性和稳定性。

随着工业技术和经济的不断发展，工业废水外排引发了水环境恶化问题，且日益严重。据统计，全世界每年的染料和颜料产量超过70万t，而且还是10 000多种不同类型的，这些有机污染物具有毒性、持久性、难生物降解和成分复杂等特点，利用传统方法（吸附、絮凝和微生物降解等）很难完全去除，已成为当下迫切需要解决的环境污染问题。

目前为止，去除有机污染物的技术非常多，其中高级氧化工艺（AOPs）被认为是水处理领域极具竞争力的技术，其主要通过在高温高压、光辐射和催化剂等条件下产生高反应活性和氧化能力的活性氧自由基，氧化有机污物生成毒性小的小分子或是矿化为CO ₂ 和H ₂ O。在众多高级氧化技术中，基于过硫酸盐的高级氧化工艺（PS-AOPs）因具有高稳定性、强氧化能力、高效、低成本、环境友好等优点脱颖而出。

以亚甲基蓝（MB）为主要污染物，考察了不同体系、Zn/S-BC投加量、过二硫酸盐（PDS）投加量、初始pH、共存阴离子和不同质量浓度MB等对Zn/S-BC活化PDS降解MB的影响，并探索了体系降解MB起主导作用的活性物种。

研究表明，在溶液初始pH为7.08，Zn/S-BC投加量为0.2 g/L，PDS投加量为0.3 mmol/L，MB初始质量浓度为50 mg/L和反应温度为25 ℃条件下，体系对MB的降解率达98.7%，Zn/S-BC-PDS体系对高质量浓度MB（100、500、1 000 mg/L）及甲基橙（MO）和四环素（TC）也有很好的降解效果。在MB降解过程中硫酸盐自由基（SO ₄ · ^- ）、羟基自由基（·OH）和单线态氧（ ¹ O ₂ ）是参与MB降解的主要活性物质，催化剂表面的含氧官能团C—O、吡啶氮、石墨氮和噻吩硫等也会参与对MB的降解。Zn/S-BC-PDS 体系具有很好的抗干扰性和稳定性。该研究为绿色高效催化剂的制备及其催化PDS降解有机污染物提供了参考。

第一作者 ： 覃毅雪，硕士。E-mail：[email protected]。

通讯作者： 秦舒浩，研究员。E-mail：[email protected]。

（ 来源 ：《工业水处理 》 2024年第11期 ）

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