氧化铁皮羟基自由基生成的粒度依赖性：一项比较研究

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Granulometry-dependent hydroxyl radical generation by steel mill scale: A Comparative Investigation

　　- 钢厂鳞铁被转化为一种可持续、低成本的自由基催化剂。- 催化性能取决于颗粒大小；较大粒径组分表现出更高的产率。- XRD和穆斯堡尔光谱鉴定出方铁矿（wüstite）为驱动催化活性的关键相。- 通过DMSO/DNPH法测定的羟基自由基最大转化率达72%。- 催化剂表现出高稳定性，铁元素浸出率低于总铁含量的0.35%。## 章节摘要### 引言全球钢铁生产伴随着大量副产品的产生，如粉尘和污泥、炉渣、焦炉残渣和鳞铁，每吨钢产量约600公斤[1]、[2]。鉴于这些材料的化学成分和内在价值，其中很大一部分被重新纳入钢铁生产循环中[3]。此外，除传统的内部回收外，近期研究还强调了这些残渣在高附加值应用方面的多功能性……### 化学品鳞铁（MS）来源于巴西某钢铁厂的连铸工艺，未经任何预处理直接使用。本研究中使用的化学品包括：甲醛（36.5-38%，Vetec）、HPLC级甲醇（99%，Sigma-Aldrich）、2,4-二硝基苯肼（97%，Sigma-Aldrich）、乙醇（99.5%，Neon）、磷酸（85%，Vetec）、磷酸二氢钠二水合物（99.5%，Merck）、二甲基亚砜（98%，Synth）、过氧化氢标准溶液（29%，Synth），### 形态特征SEM图像显示不同粒径组分的MS具有不同的形态特征（图1）。T1样本（< 0.25 mm，图1a）和T2样本（0.25–0.84 mm，图1b）主要由形状规则的球形颗粒组成，表面孔隙率较低，具有细粒纹理。此外，T2组分（图1b）中还可观察到少量薄而棱角分明的碎片，散布在球形颗粒之间。相比之下，较大粒径组分T3（0.84–2.00 mm）和T4（> 2.00 mm）呈现出……### 结论本研究证实了利用鳞铁作为通过Fenton过程从过氧化氢产生羟基自由基的有效催化剂的可行性。对四个粒径分级的表征表明，MS主要由氧化铁相方铁矿（wüstite）和磁铁矿组成，并伴有少量赤铁矿和金属铁。催化性能受与粒径相关的化学和矿物学特征强烈影响……### CRediT作者贡献声明**da Silva Carlos E. P.：** 初稿撰写、方法论、调查、形式分析、数据整理、概念构思。**do Nascimento Carlos P. G.：** 初稿撰写、形式分析。**Freire Jessica M. A.：** 审阅与编辑、形式分析、数据整理。**Medeiros Samuel L. S.：** 初稿撰写、形式分析、数据整理。**Igor F. de Vasconcelos：** 资源、数据整理。**Julio J. Lado：** 形式分析、资源、审阅与编辑。**Helena Becker：**### 利益冲突声明作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能会影响本文所报告的工作。### 致谢本研究部分由巴西高等人员培训协调处（CAPES）资助——财务代码001。作者感谢CAPES/PROEX项目：PROCESSO: 88881.973965/2024-01. No AUXPE: 1622/2024以及CAPES PRINT计划（88887.935742/2024-00）提供的资金支持，并感谢中央分析中心（UFC/CT-INFRA/MCTI-SISNANO/Pró-Equipamentos CAPES）、结构晶体学实验室（UFC）、X射线实验室（UFC）、痕量分析实验室……Carlos E.P. da Silva | Carlos P.G. do Nascimento | Jessica M.A. Freire | Julio J. Lado | Samuel L.S. Medeiros | Igor F. de Vasconcelos | Helena Becker | Elisane Longhinotti