在单原子Fe基催化膜中解锁双通道过氧化二硫酸盐激活机制,用于废水净化
Ting Zhou1, Fupeng Wang2, Xuechuan Li1
1School of Ecology and Environment, Harbin Institute of Technology, Shenzhen 518055, China.
Bioresource technology
|December 10, 2025
概括
这项研究开发了一种新型的催化膜,使用单原子铁位点进行高效的过氧二硫酸盐激活,在废水处理中达到90%以上的氨酸去除. 这种先进的材料在自然水中表现出强大的性能,为水污染治理提供了可持续的解决方案.
科学领域:
- 环境科学与工程环境科学与工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 基于碳的催化膜工艺 (CMP) 对废水处理具有前景,但其催化活性有限.
- 氨酸 (AN) 是一种常见的污染物,需要有效的降解方法.
- 过氧化硫酸盐 (PDS) 激活是高级氧化过程的关键策略.
研究的目的:
- 开发一种高效的基于过氧二硫酸盐的催化膜工艺 (SAFe@GF/PDS) 用于氨酸降解.
- 研究非激素降解途径和单原子铁位点的作用.
- 为设计高性能碳基单原子催化剂 (BC-SACs) 建立结构-活动关系.
主要方法:
- 一种催化膜的制造,其中包含单原子Fe位点,具有pyrrolic-N2O2协调几何.
- 在单通模式下测试SAFe@GF/PDS系统在自然水中对氨酸去除效率和稳定性的测试.
- 使用技术阐明活性部位,反应性氧物种生成和降解途径的机械研究.
主要成果:
- 在 3906.3 LMH 的膜流量下实现了 >90% 的阿尼林去除,在自然水中保持了 >80% 的效率.
- 确定了主要的非基因路径,涉及由Fe位点和CC部分产生的转移性复合物PDS* (50.3%) 和单一氧气1O2 (47.8%).
- 通过优化Fe,N和KOH兴奋剂,表面功能群 (COC,Fe-O,OC-O) 和层次性的多孔结构来建立定量结构-活性关系.
结论:
- 通过双通道过氧化硫酸盐激活,SAFe@GF/PDS系统提供了一种高效和强大的解决方案,用于通过双通道过氧化硫酸盐激活来降解氨酸.
- 优化单原子Fe密度,特定表面积和孔积对于催化膜性能至关重要.
- 这项工作为设计用于可持续废水处理的先进功能材料提供了理论见解.
