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活化分子氧降解水中典型新污染物研究进展

2021-12-21杨林峰刘佳佳及吉祥沈铸睿

环境科学研究 2021年12期

李 惠, 杨林峰, 刘佳佳, 及吉祥, 沈铸睿

南开大学材料科学与工程学院, 天津 300350

近年来,新污染物(ECs)在水体中被频繁检出,严重威胁着生态环境安全和人类健康. 如可以引起人体生殖性疾病,包括生育力降低、流产率更高、乳腺癌、前列腺癌和睾丸癌,内分泌失调,可能导致某些生态系统的灭绝等[1-2]. 目前,ECs的处理技术主要包括活性炭吸附法、膜过滤法、高级氧化技术(AOPs). 其中,相较于活性炭吸附法和膜过滤法,AOPs具有反应速度快、降解能力强、无二次污染等优点. AOPs逐渐发展为一种有前景的环境修复方法. AOPs是指在高温、高压、电、光、声等条件下将外部氧化剂[3-5](O3、H2O2、过硫酸盐等)转化为活性氧物种(ROS),如羟基自由基(·OH)等,进而将有机污染物进行矿化降解. 其中,相较于其他氧化剂,分子氧(O2)在空气中的含量高达21%,是绿色、储量丰富且廉价的氧化剂,可被催化转化为(ROS),对有机污染物进行氧化降解,在此过程中生成的ROS主要包含·OH、超氧阴离子自由基(·O2-)、过氧化氢(H2O2)及单线态氧(1O2). 但由于O2自旋禁阻效应,在温和条件下,有机污染物不能被O2直接氧化. O2可通过以下两种路径进行活化: ① O2可被光电子或热电子还原生成ROS; ②三线态O2可获取外部能量转化为1O2[6]. 另外,活化O2主要依赖水中的溶氧,O2经由扩散,吸附在催化活性中心上,才能得失电子生成ROS. 由于活性中心位置和数量的限制,其ROS生成效率普遍不高. 且活化O2过程中电子利用效率普遍不高,不利于新污染物的高效降解. 因此,开发新型高效光催化剂用于活……

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