Fe基金属玻璃作为垃圾渗滤液中的动态多功能反应界面：试剂辅助Fenton混凝与电化学研究

《Sustainability》：Fe-Based Metallic Glass as a Dynamic Multifunctional Reactive Interface in Landfill Leachate: Reagent-Assisted Fenton Coagulation and Electrochemical Investigation

　　

垃圾渗滤液是一种复杂的废水基质，具有高有机负荷、低生物降解性、高盐度以及无机污染物的存在。本研究包含两个互补但实验上独立的模块：对真实成熟垃圾渗滤液进行试剂辅助Fenton混凝处理，以及在相同渗滤液基质中对Fe_78.5Ni_1.0Mo_0.5Si_6.0B_14.0金属玻璃进行电化学研究。在三种试剂处理配置中，先曝气、随后Fenton氧化、再混凝是最有效的，将化学需氧量（COD）从3218 ± 24 mg L^?1降至1091 ± 34 mg L^?1（去除率66.1%），NH₄⁺–N从555.7 ± 8.6 mg L^?1降至225.3 ± 6.4 mg L^?1（去除率59.4%）。然而，该配置也产生了最高的风干固体残渣产率（2533 ± 104 mg L^?1）。XRF分析在分离的固体部分中鉴定出Zn、Pb、Cr、Ni和Cu。将H₂O₂工作溶液浓度提高至0.5 wt.%以上仅导致COD发生微小变化。在独立的电化学实验中，H₂O₂强烈改变了富铁金属玻璃表面的电化学响应，而极化诱导了显著的电势依赖性界面重构。SEM/EDS揭示了Cd、Hg和Cu在电化学改性表面上的局部积累。这些观察结果为所提出的动态多功能反应界面（DMRI）概念提供了实验基础，该概念将Fe转变、H₂O₂相互作用、表面重构以及在演变的固液界面上的局部污染物积累耦合在一起。Fe²⁺/•OH的形成和体相金属的定量去除未被直接测量。研究结果确定了一条未来的工艺开发路线，在该路线中，可回收的金属玻璃电化学阶段可先于Fenton混凝处理。

论文解读：垃圾渗滤液是一种高有机负荷、低生物降解性、高盐度且含无机污染物的复杂废水，传统单一处理技术难以有效去除其多组分类污染物。现有混凝、Fenton氧化等方法虽可去除部分有机物和重金属，但存在药剂消耗大、产生含金属污泥、工艺环节多等局限。铁基非晶合金（金属玻璃）因其高催化活性和可回收性，在废水处理中受到关注，但在真实垃圾渗滤液中的电化学行为及其与Fenton过程的耦合机制尚不清楚。为此，研究人员以乌克兰利沃夫地区Hrybovychi城市固体废物填埋场的真实成熟渗滤液（2