邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是水中常见的塑化剂类内分泌干扰物。过硫酸盐高级氧化技术能有效降解DBP。纳米零价铁(nZVI)是活化PS的有效催化剂,但单独nZVI活化PS的速率受限于其表面的钝化。引入第二种金属铜(Cu)形成双金属,可以利用Cu对nZVI的催化脱氢效应,加速nZVI的腐蚀,产生更多的Fe²⁺和电子,用于活化PS。生物炭(BC)作为载体,不仅能分散nZVI-Cu纳米颗粒,其巨大的比表面积和疏水作用对疏水性的DBP有很强的吸附富集能力,在催化剂周围创造高浓度DBP微区。本研究通过简单的液相还原,在玉米秸秆BC上原位合成了紧密接触的nZVI-Cu双金属纳米颗粒。Cu的引入,在nZVI表面形成了无数个微小的Fe-Cu原电池,以Cu为阴极,加速了Fe⁰的阳极溶解和电子释放。这些电子一部分直接用于还原DBP分子,另一部分用于活化PS产生SO₄·⁻和·OH。
在活化PS降解DBP的实验中,BC@nZVI-Cu/PS体系在60分钟内将20mg/L的DBP近乎完全去除,其表观速率常数是BC@nZVI/PS体系的5.8倍。通过XPS和自由基捕获实验,证实了体系中SO₄·⁻、·OH和电子还原均参与了DBP的降解。BC@nZVI-Cu中nZVI的腐蚀速率远高于BC@nZVI,但Cu的引入并未导致铁离子的过量溶出。经过5次循环使用,催化剂的活性保持稳定。该研究通过双金属催化与载体吸附预富集的协同,实现了水中DBP的高效、快速降解。
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