基于铁尾矿构建高活性载体催化剂激活过一硫酸盐(PMS)降解四环素：活性位点与污染物降解机制的关联研究

本研究针对铁尾矿激活过一硫酸盐(PMS)过程中活性位点被惰性组分包覆的难题，开发了"反相浸出-载体重构"新策略。研究人员通过柠檬酸溶胶-凝胶煅烧法成功制备MFT@0.02Co多孔催化剂，其比表面积提升16.87倍，以Co2FeO4为活性中心实现96.29%四环素(TC)降解率，5次循环后仍保持83%活性。该催化剂在固定床反应器中处理20L废水时降解效率超过74%，为工业级PMS高级氧化技术提供了经济环保的解决方案。

　　

本研究突破性地利用铁尾矿开发高效载体催化剂，成功解决过一硫酸盐(PMS)活化过程中活性组分被惰性物质包裹的核心难题。与传统碱提取和热处理方法（活性组分提升不足两倍）相比，创新采用"反相浸出-载体重构"策略，通过柠檬酸改良的溶胶-凝胶煅烧工艺制备出MFT@0.02Co复合催化剂。

该催化剂呈现多孔结构和超高比表面积（BET比表面积增加16.87倍），其活性组分Co₂FeO₄显著增强PMS活化能力，促进活性氧物种(ROS)生成。实验表明：30分钟内对盐酸四环素(TC)的降解率达到96.29%，经历五次循环后仍保持83%以上的催化效率。

作用机制研究发现：钴(Co)作为活性中心断裂PMS中O-O键，产生硫酸根自由基(SO₄˙^?)、羟基自由基(˙OH)和超氧自由基(O₂˙^?)，而铁(Fe)则通过电子补充机制维持钴的催化循环。煅烧过程中钙(Ca)、镁(Mg)、钛(Ti)等微量元素协同创造氧空位，有效促进单线态氧(¹O₂)生成。

在实际应用方面，将10克颗粒状MFT@0.02Co催化剂与水玻璃(Na₂SiO₃)和生物炭复合，在固定床反应器中处理20升废水后，仍保持74%以上的TC降解效率。该研究为工业级PMS高级氧化工艺(AOPs)提供了兼具经济性和环境友好型的解决方案。