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作者:江庆龄 来源:华东理工大学 发布时间:2024/3/1 12:49:49
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大幅降低成本!新方法可实现污泥绿色资源化利用

 

近日,华东理工大学化学与分子工程学院教授邢明阳课题组在环境化学领域取得新进展,利用二硫化钼实现了芬顿反应中污泥的绿色资源化利用。相关研究发表于美国《国家科学院院刊》。

固体废弃物(固废)主要是指人类在生产、生活等活动中产生的固态或半固态的废弃物质,一旦固废中的有毒有害物质超标,就会变成危害更大的危险废弃物(危废)。在工业生产中,采用芬顿等化学法处理有机废水时,会生成大量的“污泥”。污泥是典型的难处理危废,富含铁等金属离子、有机物、细菌等有毒有害物质,从而引发土壤等场地污染。 

研究团队采用一步水热法,将铁泥与MoS2进行化学复合(Sludge-MoS2),并利用MoS2的助催化效应,使得铁泥中的铁氧化物(≡Fe3+)重新具有芬顿反应的活性,实现了铁泥的绿色资源化利用。MoS2表面暴露的≡Mo4+还原活性中心促进了铁泥表面铁离子的循环,提高了表面≡Fe2+的浓度;而MoS2边缘暴露的低配位S具有捕获质子的特性,可在复合催化剂表面构建酸性微环境,促进表面铁离子向“剪切面”的扩散,提高了固液界面处Fe2+的浓度,从而使得失活后的铁泥重新具有活化H2O2或过一硫酸氢盐等氧化剂的能力。实验证实,实验室模拟的铁泥和化工厂处理废水实际产生的铁泥,在经过MoS2改性后都可实现对酚类、抗生素类以及染料类等有机污染物高效的降解活性。此外,资源化后的Sludge-MoS2催化剂具有稳定且长效的降解有机污染物的性能,可实现对苯酚14天以上的长效降解。 

经过化学复合MoS2改性后的污泥降解有机污染物 图片来源于《美国科学院院刊》

值得注意的是,从化工厂采集处于不同处理阶段的实际铁泥,在经过化学复合MoS2后均可被再生成为芬顿催化剂,而再生过程中产生的COD二次污染可被芬顿反应再次降解,真正实现了铁泥“以污治污”的绿色资源化。同时,MoS2还解决了传统铁基芬顿催化剂造粒热失活的难题,成功将资源化后的铁泥进行造粒,实现了铁泥的产品化。粗略估算,资源化铁泥的成本远远低于铁泥作为危废的处理成本,同时资源化后的铁泥还可作为芬顿催化剂填料重新投放到市场实现更大的利润,说明该绿色资源化技术具有广阔的商业应用前景。 

相关论文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.2317394121

 
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