论文部分内容阅读
随着工业的发展,越来越多的有毒有机污染物被排放到环境中,对生态系统造成严重威胁。过硫酸盐高级氧化技术已被认为是一种有效的解决方案,通过不同活化方式分别可以产生自由基和非自由基对难降解污染物进行破坏。与自由基反应相比,非自由基可以克服水中p H值变化,大部分无机阴离子和不同水基质的负面影响,在应用于处理复杂的废水中达到更好的效果。但目前对于非自由基作用机制仍不清楚。为研究非均相体系中活化过硫酸盐产生非自由基降解有毒有机污染物的反应机制,在这里,我们研究了使用Fe复合CN催化剂通过活化过硫酸氢盐（PMS）的非自由基氧化过程,并考察了水质中的p H值,无机阴离子和不同水基质对反应产生的影响。通过对Fe复合CN催化剂结构的调控,增强了其催化能力和稳定性,可有效地降解有毒有机污染物双酚A（BPA）和双氯芬酸钠（DCF）,结果如下:（1）采用共沉淀法,以氮化碳（g-C3N4）和六水氯化铁（Fe Cl3·6H2O）为前驱体,制备出具有异质结构的Fe2O3复合CN催化剂（Fe/CN=1:1）,通过XRD、XPS、FTIR、SEM、TEM、BET等技术对表征并证明其异质结构会导致电子自发迁移,大大改善催化性能,淬灭实验和EPR测试表明催化剂表面的反应性络合物和单线态氧是导致BPA降解的活性物质,5分钟内BPA的去除效率达到87%。（2）通过对制备温度和Fe/CN比例的调控,对Fe复合CN催化剂进一步优化制备出Fe掺杂CN催化剂（Fe CN-3）,XPS分析表明Fe原子通过Fe-N键掺杂进入CN骨架中,由于电荷密度的变化,提升了杂化催化剂的催化性能,促进了催化剂、氧化剂和污染物之间的电子转移速率,5分钟内BPA几乎被完全降解,在6次循环实验后催化剂的催化活性和稳定性没有明显变化。（3）进一步通过掺杂S元素,对Fe掺杂CN催化剂的电荷密度进行调控,制备出Fe/S共掺杂CN催化剂（Fe CNS-1.5）。实验结果表明,S掺杂增强了Fe-N键中Fe的电负性,更易于催化PMS,显著增强DCF的降解效果。Fe CNS-1.5/PMS/DCF体系的反应机制遵循以电子转移为主导的非自由基反应理论,对复杂水环境具有较强的适应性,在宽的p H范围内有效去除难降解有机物。