低成本风化煤锚定零价铁活化过一硫酸盐降解萘的性能与机制研究

本研究开发了一种以风化煤（CM）为载体、通过碳热还原法锚定零价铁（ZVI）的新型过一硫酸盐（PMS）活化剂（CM@ZVI），实现了水体与土壤中萘（NAP）的高效降解（去除率分别达97.3%和86.2%），并揭示了以单线态氧（1O2）为主导的非自由基氧化机制，为多环芳烃（PAHs）污染治理提供了低成本、可循环且兼具土壤改良功能的绿色修复策略。

　　

Section snippets

Chemicals

化学品详情参见文本S1。

Preparation and characterization of CM@ZVI

首先将风化煤（CM）干燥、研磨过200目筛，洗涤过滤后再次干燥。称取1g CM与0.5g高铁酸钾（K₂FeO₄）加入50mL纯水中，室温磁力搅拌12小时。混合物于80°C干燥研磨后，在氮气（N₂）氛围下经管式炉800°C热解2小时（图S1显示此温度下材料对萘的去除效率最优）。

Material characterizations

如图1a所示，原始CM材料呈不规则形态，尺寸分布从数微米至数十微米，孔隙结构不发达，亮白色表观表明其导电性较差。图1b展示了CM与K₂FeO₄退火后形成的CM@ZVI复合材料的SEM图像：CM载体经热处理后变得平整均匀，表面锚定有晶体结构，这些特征显著提升了材料的比表面积与催化活性。

Conclusion

我们以廉价易得的风化煤（CM）为载体、高铁酸钾（K₂FeO₄）为铁源，通过碳热还原法成功合成了CM@ZVI复合材料。该材料具有高比表面积（324.79 m²/g）和强催化降解活性，CM@ZVI/PMS体系能有效去除水体（97.3%）与土壤（86.2%）中的萘（NAP）。该活化材料可循环使用，并在水中使用后经重新退火仍保持高催化活性。