铁改性的椰壳生物炭激活过氧单硫酸盐用于对乙酰氨基酚的降解及污水中微生物的灭活

《Environmental Science: Water Research & Technology》：Iron-modified coconut shell biochar-activated peroxymonosulfate for acetaminophen degradation and microbial inactivation in sewage

铁修饰椰壳生物炭-过硫酸盐体系在污水中对乙酰氨基酚高效降解并灭活微生物，30分钟去除率超99%，pH适应范围广，再生性能优异，为同时处理药物残留和病原体提供新方法。

　　

污水中微量药物的存在对环境构成了持续性的威胁，因为传统废水处理方法对这些药物的降解能力有限。本研究通过使用椰壳衍生的生物炭（CBC）及其铁改性版本（Fe-CBC）作为过一硫酸盐（PMS）的活化剂，来降解水溶液和原始污水中的对乙酰氨基酚（ACP），即使在这些介质中药物浓度很低的情况下也是如此。在优化条件下（Fe-CBC：500 mg L^?1；PMS：400 mg L^?1），30分钟内ACP的去除率超过了99%，其效果优于使用过二硫酸盐（PS）作为活化剂的情况。Fe-CBC表面的增强化学性质和铁活性位点显著促进了活性氧（ROS）的生成，尤其是超氧阴离子（O₂˙^?）和单线态氧（¹O₂），通过实验验证这些活性氧是驱动ACP分解的主要因素。该系统在广泛的pH范围（3–10）内保持了稳定的性能，并且对常见的无机离子干扰具有抗性。通过液相色谱-质谱（LC-MS）技术对降解中间体进行鉴定，有助于阐明其作用机制。值得注意的是，Fe-CBC在多次重复使用后仍表现出优异的再生能力，催化效率依然很高。在实际污水处理中，Fe-CBC/PMS组合在ACP去除方面明显优于CBC/PMS组合，不仅具有显著的杀菌效果（能够完全抑制大肠杆菌），还能在90分钟后对轮虫和线虫造成明显的结构损伤。总体而言，Fe-CBC/PMS工艺作为一种集成方法，显示出同时去除污水中微量药物和微生物污染物的巨大潜力。