摘要
随着工业化和城镇化进程的快速推进，微污染物广泛存在于各类水体中，且常规污水处理技术难以将其去除。这不仅严重影响了污废水回用的可行性，还对人类健康和环境安全造成重大威胁。而高级氧化技术在降解微污染物方面表现出良好潜能。其中，基于过硫酸盐的高级氧化技术因其产生的硫酸根自由基相比羟基自由基具有氧化性更强，且半衰期更长等优点被广为应用。碳基材料活化作为高效、经济的过硫酸盐活化方法成为当今研究热点。 本文以城镇污水厂剩余污泥为原料，通过热解法制备了一种污泥生物炭催化剂，并对不同热解温度下所制备的催化剂的理化性质进行了全面表征。在此基础上构建了污泥生物炭-过硫酸盐催化降解体系，并以双酚A（Bisphenol，BPA）为模型污染物，对其催化性能及作用机理进行了系统探究。研究结果显示，在500℃下热解制备的污泥生物炭SBC(500)对污染物的降解效率最高。当以100mL浓度为10mg/L的双酚A溶液作为反应液时，向体系中投加0.5mmol/LPS后，7mg污泥生物炭在20min左右可将体系中的双酚A完全去除。此时，总有机碳（Totalorganiccarbon,TOC）的去除率在80%左右。对比污泥生物炭单一吸附反应，其去除效率提高了一倍。同时，该催化降解反应过程涉及自由基与非自由基两种途径，即属于自由基途径的硫酸根自由基（SO4·-）、羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2-）以及属于非自由基途径的单线态氧（1O2）和自由电子均参与了污染物的去除，其中，以自由基途径中的电子转移途径为主导。 此外，本研究通过调节反应参数和不同水基质的降解实验，发现污泥生物炭-过硫酸盐体系表现出极强的pH适应性与抗离子干扰能力。同时，浸出毒性和急性生物毒性试验表明，该体系具有较低的生态毒性。因此，这种高效的污泥生物炭-过硫酸盐催化体系为污废水深度处理和废物利用提供了一种新的技术策略。
NETL