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世界地质 2023, 42(2) 390-398 DOI: ISSN: 1004-5589 CN: 22-1111/P

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基础地质

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氮硫共掺杂生物炭活化过硫酸盐去除地下水中难降解有机污染物的效能研究

赵艳成1,2 , 田宇1,2 , 张凤君1,2

1. 吉林大学新能源与环境学院, 长春 130021;

2. 吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室, 长春 130021

摘要：针对水环境中 2, 4??二氯酚 (2, 4??DCP) 污染, 笔者以水稻秸秆为生物炭前驱体, 硫脲为双原子掺杂剂, 通过高温热解工艺制备了高效吸附和催化性能的氮硫共掺杂生物炭 (NSBC), 用于活化过一硫酸盐 (PMS) 降解 2, 4??DCP, 并对其进行表征? 结果表明, 双原子掺杂显著提高了生物炭材料的比表面积? 氧化还原活性和活性位点, 如含氧官能团和氮? 硫官能团? 在最佳条件下, NSBC 具有高效的催化能力, 5 min 内 2, 4??DCP 的降解率为 95. 30% ? NSBC/ PMS 体系 (0. 542 min - 1 ) 的降解速率常数是 BC/ PMS 体系 (0. 197 min - 1 ) 的 2.7 倍? 此外, 在较宽的 pH 值范围内 NSBC 仍具有较好的催化性能? 电子自旋共振和猝灭实验分析表明, 活化 PMS 生成的1O2 和·O - 2 作为 2, 4??DCP 的降解过程的主要活性氧物种 (ROS)?

关键词：生物炭过一硫酸盐氮硫共掺杂催化氧化

Mechanism of removal of refractory organic pollutants in groundwater by activated peroxomonosulfate from N / S co?doped biochar

ZHAO Yancheng 1,2 , TIAN Yu 1,2 , ZHANG Fengjun 1,2

1. College of New Energy and Environment, Jilin University, Changchun 130021, China;

2.Key Laboratory of Groundwater Resources and Environment, Ministry of Education, Jilin University, Changchun 130021, China

Abstract: Aiming to 2, 4??dichlorophenol (2, 4??DCP) pollution in aqueous environment, the authors pre? pared nitrogen?sulfur co?doped biochar (NSBC) with high?efficiency adsorption and catalytic performance by high temperature pyrolysis process using rice straw as biochar precursor and thiourea as diatomic dopant for activating peroxynitrite (PMS) degradation of 2, 4??DCP, and characterizing them. The results showed that the diatomic do? ping significantly increased the specific surface area, redox activity and active sites of the biochar materials, such as oxygen?containing functional groups and nitrogen and sulfur functional groups. Under optimal conditions, NSBC had an efficient catalytic capacity with 95.30% degradation of 2, 4 ??DCP within 5 minutes. The degradation rate constant of NSBC / PMS system (0.542 min - 1 ) was 2.7 times higher than that of BC / PMS system (0.197 min - 1 ). In addition, NSBC still had good catalytic performance over a wide pH range. Analysis of electron spin resonance and quenching experiments showed that 1O2 and ·O - 2 generated by activated PMS acted as the main reactive oxy?gen species (ROS) for the degradation process of 2, 4??DCP.

Keywords: biochar peroxymonosulfate N/ S co?doping catalytic oxidation

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