锰是国家重要战略性资源和基础物资,铜仁锰矿资源丰富,是国家锰矿资源战略安全供应核心区。电解锰渣作为电解锰生产的副产品,长久以来因其量大且污染性强而令人困扰。我校环境功能材料与水污染控制课题组以电解锰渣为前驱体,制备出了多种电解锰渣基催化剂,并将其用于水中有机物的催化降解,取得了以下重要研究进展。
(1)将电解锰渣(EMR)与油茶壳生物炭(BC)进行复合,制备出EMR-BC复合催化剂,用于活化过硫酸盐降解水中的对羟基苯甲酸乙酯(EtP,常用于防腐剂和食品添加剂),结果表明EMR-BC复合催化剂的催化活性比EMR和BC均高,在最佳工艺条件下,反应120min,EtP的去除率高达97.5%。该研究对EMR-BC催化剂的活性位点进行了识别,并对过硫酸盐的活化机理进行了研究。该研究成果以“Highly efficient peroxymonosulfate catalyst prepared from electrolytic manganese residues coupled with Camellia oleifera shell biochar for ethylparaben degradation”为题发表于环境领域权威期刊Journal of Environmental Management(SCI二区top期刊)。
(2)将电解锰渣作为载体负载钴的氧化物制备出Co/EMR负载型催化剂,并将其用于非均相Fenton降解水中的对乙酰氨基酚(一种常见的止痛药),对体系中产生的活性氧物种进行了分析,并对催化机理进行了深入探讨。该研究成果以“Novel heterogeneous Fenton catalysts prepared using electrolytic manganese residue for efficient degradation of acetaminophen”为题发表于化学综合期刊RSC Advances。
(3)直接对电解锰渣进行改性制备出EMR-NH催化剂,并将其用于活化亚硫酸盐降解水中的盐酸四环素(TC,一种常用于治疗细菌感染的抗生素),结果表明EMR-NH的催化活性比未改性的EMR高。在最佳反应条件下,TC的去除率和总有机碳(TOC)去除率在120 min内分别达到98.7%和55.6%。对EMR-NH催化剂的活性位点进行了识别,对体系中产生的活性氧物种进行了鉴定。此外,还研究了EMR-NH对其他污染物的降解性能、在真实水基质中的适用性以及催化剂的可重复使用性。该研究成果以“改性电解锰渣催化剂的制备及其高效活化亚硫酸盐降解盐酸四环素的研究”为题发表于核心期刊《环境科学学报》。
上述研究均以贵州优势资源电解锰渣为原料开发出了数种电解锰渣基催化剂,并将它们用于水中新兴污染物的处理,形成了固废资源化与污染治理协同的创新模式,为电解锰渣的高值化利用提供新途径。
研究成果发表截图
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环境功能材料与水污染控制课题组简介
(供稿:材料与化学工程学院 一审:张东方 二审:张朝飞 三审:叶丹)