粉末活性炭 (PAC) 辅助的过氧单硫酸盐激活,用于从回收水中生产超纯水的高效尿素清除

科学领域:

• 环境化学环境化学
• 水处理技术水处理技术
• 先进的氧化过程 先进的氧化过程

背景情况:

• 尿素是回收水中的重要污染物,对超纯水 (UPW) 生产构成挑战.
• 基于硫酸盐基的先进氧化过程 (SR-AOPs) 对尿素降解是有效的.
• 传统的金属催化剂用于过氧硫酸盐 (PMS) 激活,由于金属离子浸出,不适合UPW.

研究的目的:

• 通过SR-AOP研究粉状活性炭 (PAC) 作为一种无金属催化剂,用于通过SR-AOP从回收水中去除尿素.
• 评估PAC在PMS激活尿素降解中的催化性能.
• 了解PAC表面特性和基性物种在降解过程中的作用.

主要方法:

• 使用粉状活性炭 (PAC) 具有高缺陷密度和氧功能组用于PMS激活.
• 在各种条件下 (pH,离子) 在PMS + PAC系统中研究了尿素降解.
• 采用火试验来识别参与降解途径的关键基因物种.
• 评估了使用实际回收水的系统可行性.

主要成果:

• PAC显示了PMS激活的显著催化能力,实现了完全的尿素分解.
• PMS + PAC系统在广泛的pH范围 (除了pH<3) 中显示出高尿素去除效率.
• 碳酸盐和酸盐离子抑制了降解,而化物离子促进了降解.
• 硫酸盐基 (SO4-·),基基 (·OH) 和超氧化基 (O2-·) 被确定为关键的活性物种.
• 证实PAC的氧功能组和缺陷部位是PMS激活的关键.

结论:

• 粉末活性炭是一种有希望的无金属催化剂,用于在回收水中以SR-AOP为基础的尿素去除.
• PAC/PMS系统为生产超纯水提供了一种有效和稳健的方法.
• 了解PAC表面特性和基因机制的作用可以优化用于水处理的AOP.