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大幅降低成本！新方法可實(shí)現(xiàn)污泥綠色資源化利用
近日，華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授邢明陽(yáng)課題組在環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，利用二硫化鉬實(shí)現(xiàn)了芬頓反應(yīng)中污泥的綠色資源化利用。相關(guān)研究發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》。
固體廢棄物（固廢）主要是指人類在生產(chǎn)、生活等活動(dòng)中產(chǎn)生的固態(tài)或半固態(tài)的廢棄物質(zhì)，一旦固廢中的有毒有害物質(zhì)超標(biāo)，就會(huì)變成危害更大的危險(xiǎn)廢棄物（危廢）。在工業(yè)生產(chǎn)中，采用芬頓等化學(xué)法處理有機(jī)廢水時(shí)，會(huì)生成大量的“污泥”。污泥是典型的難處理危廢，富含鐵等金屬離子、有機(jī)物、細(xì)菌等有毒有害物質(zhì)，從而引發(fā)土壤等場(chǎng)地污染。?
研究團(tuán)隊(duì)采用一步水熱法，將鐵泥與MoS2進(jìn)行化學(xué)復(fù)合（Sludge-MoS2），并利用MoS2的助催化效應(yīng)，使得鐵泥中的鐵氧化物（≡Fe3+）重新具有芬頓反應(yīng)的活性，實(shí)現(xiàn)了鐵泥的綠色資源化利用。MoS2表面暴露的≡Mo4+還原活性中心促進(jìn)了鐵泥表面鐵離子的循環(huán)，提高了表面≡Fe2+的濃度；而MoS2邊緣暴露的低配位S具有捕獲質(zhì)子的特性，可在復(fù)合催化劑表面構(gòu)建酸性微環(huán)境，促進(jìn)表面鐵離子向“剪切面”的擴(kuò)散，提高了固液界面處Fe2+的濃度，從而使得失活后的鐵泥重新具有活化H2O2或過(guò)一硫酸氫鹽等氧化劑的能力。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，實(shí)驗(yàn)室模擬的鐵泥和化工廠處理廢水實(shí)際產(chǎn)生的鐵泥，在經(jīng)過(guò)MoS2改性后都可實(shí)現(xiàn)對(duì)酚類、抗生素類以及染料類等有機(jī)污染物高效的降解活性。此外，資源化后的Sludge-MoS2催化劑具有穩(wěn)定且長(zhǎng)效的降解有機(jī)污染物的性能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)苯酚14天以上的長(zhǎng)效降解。?
經(jīng)過(guò)化學(xué)復(fù)合MoS2改性后的污泥降解有機(jī)污染物?圖片來(lái)源于《美國(guó)科學(xué)院院刊》
值得注意的是，從化工廠采集處于不同處理階段的實(shí)際鐵泥，在經(jīng)過(guò)化學(xué)復(fù)合MoS2后均可被再生成為芬頓催化劑，而再生過(guò)程中產(chǎn)生的COD二次污染可被芬頓反應(yīng)再次降解，真正實(shí)現(xiàn)了鐵泥“以污治污”的綠色資源化。同時(shí)，MoS2還解決了傳統(tǒng)鐵基芬頓催化劑造粒熱失活的難題，成功將資源化后的鐵泥進(jìn)行造粒，實(shí)現(xiàn)了鐵泥的產(chǎn)品化。粗略估算，資源化鐵泥的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鐵泥作為危廢的處理成本，同時(shí)資源化后的鐵泥還可作為芬頓催化劑填料重新投放到市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)更大的利潤(rùn)，說(shuō)明該綠色資源化技術(shù)具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景。?
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2317394121
