華東理工大學環境化學領域研究獲新進展
中化新網訊 近日，國際權威綜合性科技期刊《美國科學院院刊》在線報道了華東理工大學化學與分子工程學院邢明陽教授課題組在環境化學領域最新研究成果，論文題爲“利用二硫化钼實現芬頓反應中汙泥的綠色資源化利用”。
今年，国务院办公厅发布的《关于加快构建废弃物循环利用体系的意见》强调，构建废弃物循环利用体系是实施全面节约战略、保障国家资源安全、积极稳妥推进碳达峰碳中和、加快发展方式绿色转型的重要举措。固体废弃物（固废）主要是指人类在生产、生活等活动中产生的固态或半固态的废弃物质，而一旦固废中的有毒有害物质超标，则会变成危害更大的危险废弃物（危废）。比如，工业上在采用芬顿等化学法处理有机废水时，会生成大量的“污泥”。污泥中富含铁等金属离子、有机物、细菌等有毒有害物质，从而进一步引发土壤等场地污染，已被广泛认为是典型的难处理危废。据统计，芬顿氧化技术每处理1吨废水，将产生约5公斤含水量为60%的污泥。而处理污泥的成本高达3000～5000 元/吨，占到芬顿处理废水成本的50%～80%。因此，开发污泥资源化技术不仅符合国家绿色低碳发展战略，还能进一步促进芬顿技术在环境污染控制中的应用推广。
圖片說明：經過化學複合二硫化钼（MoS2）改性後的汙泥降解有機汙染物
爲了實現芬頓反應産生的汙泥（鐵泥）中鐵離子的資源化利用，邢明陽教授團隊采用簡單的一步水熱法將鐵泥與MoS₂進行化學複合，利用MoS₂的助催化效應使得鐵泥中的鐵氧化物（≡Fe3+）重新具有芬頓反應的活性，實現了鐵泥的綠色資源化利用。MoS₂表面暴露的≡Mo4+還原活性中心促進了鐵泥表面鐵離子的循環，提高了表面≡Fe2+的濃度；而MoS₂邊緣暴露的低配位S具有捕獲質子的特性，可在複合催化劑表面構建酸性微環境，促進表面鐵離子向“剪切面”的擴散，提高了固液界面處Fe2+的濃度，從而使得失活後的鐵泥重新具有活化H₂O₂或過一硫酸氫鹽等氧化劑的能力。實驗證實，無論是實驗室模擬的鐵泥還是化工廠處理廢水實際産生的鐵泥，在經過MoS₂改性後都可實現對酚類、抗生素類以及染料類等有機汙染物高效的降解活性。此外，與公認的零價鐵芬頓催化劑相比，資源化後的Sludge-MoS₂催化劑具有更加穩定且長效地降解有機汙染物的性能，可實現對苯酚14天以上的長效降解。
值得注意的是，從化工廠采集處于不同處理階段的實際鐵泥，在經過化學複合MoS₂後均可被再生成爲芬頓催化劑，而再生過程中産生的COD二次汙染可被芬頓反應再次降解，真正實現了鐵泥“以汙治汙”的綠色資源化。同時，MoS₂还解决了传统铁基芬顿催化剂造粒热失活的难题，成功将资源化后的铁泥进行造粒，实现了铁泥的产品化。粗略估算，资源化铁泥的成本仅为1000 元/吨（商品化铁碳催化剂的售价为2000～3000 元/吨），远远低于铁泥作为危废的处理成本，同时资源化后的铁泥还可作为芬顿催化剂填料重新投放到市场实现更大的利润，这也充分说明该绿色资源化技术具有广阔的商业应用前景。
