由CuFe2O催化的非热等离子处理用于有机污染物修复和细菌无活化,使用密度函数理论
Shaik Abdul Munnaf1, Eun Ha Choi1
1Dept. of Electrical and Biological Physics, Kwangwoon University, South Korea; Plasma Bioscience Research Center (PBRC), Kwangwoon University, South Korea.
Chemosphere
|June 16, 2024
概括
使用铜铁 (CuFe2O4) 催化剂的非热等离子体有效地去除有机污染物并使细菌失活. 这种催化过程提高了整治和细菌失活率,与仅用等离子体相比,提供了稳定高效的水处理解决方案.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 化学 化学 化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 有机污染物和细菌污染对环境和健康构成重大风险.
- 传统的水处理方法通常面临效率和范围的局限性.
- 非热等离子体由于其反应性物种,为水的修复提供了一个有前途的方法.
研究的目的:
- 为了研究非热等离子体与铜铁酸盐 (CuFe2O4) 催化剂结合用于有机污染物修复和细菌失活的疗效.
- 阐明涉及污染物降解和细菌细胞损伤的机制.
- 评估组合系统的催化活性,稳定性和副产品.
主要方法:
- 在CuFe2O4催化剂的存在下产生非热等离子体.
- 处理有机污染物 (反应性黑色5,青烯绿色) 和细菌 (大肠杆菌) 悬浮液.
- 对生成的活性氧和物种 (ROS/RNS) 的分析.
- 催化密度函数理论 (DFT) 计算以了解反应机制.
- CuFe2O4纳米颗粒的表征 (晶体,表面,功能,元素性质).
主要成果:
- 血-CuFe2O4联合系统实现了高污染物去除率 (95%±0.78%) 和细菌失活 (100%±0.87%和100%±0.69%).
- 与单独使用等离子体治疗相比,观察到更强的补救和无活化.
- 涉及CuFe2O4和等离子体产生的物种的催化还氧化过程被确定为关键机制.
- 催化剂在多个治疗周期中表现出良好的稳定性.
结论:
- 与CuFe2O4相结合的非热等离子是降解有机污染物和使水中的细菌无活化的高效方法.
- 血和催化剂之间的协同效应显著提高了治疗效率.
- 该过程在近中性pH条件下运行,催化剂具有良好的可重复使用性,这表明其对实际水处理应用的潜力.
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