磁性煤基复合催化剂/H2O2类芬顿体系高效降解喹啉

TD985; 为实现煤炭资源利用最大化和煤化工废水中喹啉的高效去除,以煤化程度最低的褐煤为原料,经过酸洗和采用聚乙烯吡咯烷酮进行表面修饰,再通过负载普鲁士蓝类似物(CoFe-PBA)和高温煅烧,制备了 CoFe@Coal-C复合材料,用作非均相类芬顿反应催化剂,展现出优异的喹啉降解性能.结果表明,CoFe@Coal-C具有适当的比表面积和孔隙结构,为活性物种提供了传输通道,有利于电子扩散和相互作用.同时,CoFe@Coal-C还表现出典型的超顺磁特性,有利于从水溶液中分离和循环利用.考察了催化剂投加量、初始喹啉质量浓度、溶液pH、及水中共存物质对喹啉降解效率的影响,结果表明,在仅有H2O2存在...

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Published in煤炭学报 Vol. 49; no. 3; pp. 1657 - 1668
Main Authors 梁华根, 王安虎, 王圣, 程若霖, 陈浮
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国矿业大学碳中和研究院,江苏徐州 221008 01.03.2024
中国矿业大学材料与物理学院,江苏徐州 221008%国家能源集团科学技术研究院有限公司低碳智能燃煤发电与超净排放全国重点实验室,江苏南京 210023%中国矿业大学碳中和研究院,江苏徐州 221008%河海大学公共管理学院,江苏南京 211100
Subjects
类芬顿反应
降解
褐煤
磁性材料
magnetic materials
Fenton-like reaction
喹啉
lignite
quinoline
degradation
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.YH23.1213

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Summary:TD985; 为实现煤炭资源利用最大化和煤化工废水中喹啉的高效去除,以煤化程度最低的褐煤为原料,经过酸洗和采用聚乙烯吡咯烷酮进行表面修饰,再通过负载普鲁士蓝类似物(CoFe-PBA)和高温煅烧,制备了 CoFe@Coal-C复合材料,用作非均相类芬顿反应催化剂,展现出优异的喹啉降解性能.结果表明,CoFe@Coal-C具有适当的比表面积和孔隙结构,为活性物种提供了传输通道,有利于电子扩散和相互作用.同时,CoFe@Coal-C还表现出典型的超顺磁特性,有利于从水溶液中分离和循环利用.考察了催化剂投加量、初始喹啉质量浓度、溶液pH、及水中共存物质对喹啉降解效率的影响,结果表明,在仅有H2O2存在和仅有催化剂存在的情况下,喹啉的去除率几乎可忽略不计,表明活性氧物种是导致喹啉质量浓度降低的主要因素,而催化剂是催化H2O2产生强氧化性活性氧物种的必要条件.在有H2O2存在、初始喹啉质量浓度为10.0 mg/L、催化剂投加量为0.6 g/L、pH为7的条件下,反应30 min后,CoFe@Coal-C复合材料对喹啉的降解效率达到99.2％.此外,相比纯CoFe合金和纯Coal-C,CoFe@Coal-C对喹啉的降解速率常数分别提高了 1个和3个数量级,表明CoFe合金和Coal-C的协同作用是提高催化剂活性的关键.Cl-、HCO3-、SO42-和H2PO4-等共存阴离子,以及初始pH对CoFe@Coal-C/H2O2催化喹啉降解的性能几乎没有影响.自由基淬灭实验和电子顺磁共振光谱表明.OH是主要活性物种,通过高效液相色谱-质谱联用仪检测了喹啉降解的中间产物,并推测了喹啉降解的可能路径.研究表明磁性CoFe@Coal-C催化材料对洗煤废水中喹啉等有机污染物的去除非常高效,具有广阔的应用前景,为洗煤废水的高效治理和资源循环利用提供科学依据.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.YH23.1213