今日推送：铁钴/MIL-101(Fe)/氧化石墨烯异质结构与过硫酸盐耦合用于三氯生降解

文章标题

Cobalt ferrite/MIL-101(Fe)/graphene oxide heterostructures coupled with peroxymonosulfate for triclosan degradation

文章亮点

（1）C/M/G是一种新型的异质结构，用于PMS在水中降解TCS的活化。

（2）TCS可以通过C/M/G和PMS工艺进行矿化。

（3）PMS是C/M/G/PMS工艺去除TCS的一个有效变量。

（4）与基于CoFe2O4的催化剂相比，C/M/G之后Co和Fe的浸出量减少。

摘要详文

（1）基于硫酸根的高级氧化工艺（SR-AOPs）最近被考虑用于水处理中的微污染物降解。在本研究中，钴铁矿（CoFe2O4）、金属有机框架（MOFs）（MIL-101（Fe））和氧化石墨烯（GO）被用来通过水热法合成一种新型异质结构，即CoFe2O4/MIL-101（Fe）/GO（C/M/G）。

（2）C/M/G的结构特性是通过几种表征方法确定的。在用过硫酸氢钠（PMS）降解三氯生（TCS）时，测试的样品能够激活它，产生高活性的羟基（HO^–）和硫酸盐自由基（SO₄^–）。研究了控制参数对三氯生去除的影响和相互作用。

（3）在pH值为5、0.04g/L的催化剂和8μM的PMS条件下，仅用30分钟就实现了对TCS（500μg/L）的完全去除。在有自由基清除剂和共存离子的情况下，TCS的去除率明显下降。钴（Co）和铁（Fe）离子的浸出量比其他与PMS结合的CoFe2O4复合材料低。

（4）此外，该工艺在处理自来水和井水中的TCS方面表现出很高的性能。因此，C/M/G/PMS系统似乎是在水处理中降解微污染物的一个非常有效和环境兼容的过程。

图文摘要

图文标题

在这项研究中，使用新型的C/M/G异质结构从水中去除TCS（浓度为μg/L），这是一个环境兼容的过程。这些材料比其他基于CoFe2O4的复合材料更稳定，这也证实了作为二次污染物的金属离子的释放量明显降低。因此，本研究的目的是：（1）评估新型环境兼容的C/M/G异质结构与PMS耦合从水中去除TCS的效率；（2）研究pH值、催化剂剂量、TCS浓度、PMS剂量和反应时间对该过程的影响；（3）评估降解途径以及清除剂和共存离子对该过程的影响；以及（4）该过程在天然水域中降解TCS的应用。

图1. 不同过程中的TCS降解（TCS浓度=300μg/L，催化剂和吸附剂剂量=0.08g/L，PMS=6μM，pH=7，反应时间=30分钟）。

图2. 合成材料的XRD图案和FT-IR图像；（a，c）GO和MIL-101（Fe）/GO，（b，d）CoFe2O4和不同比例的C/M/G。

图3. 材料的FESEM图像；（a，b）CoFe2O4，（c，d）MIL-101（Fe）/GO，和（e，f）50%C/M/G。

图4：（a）EDS光谱，（b）50%C/M/G的SEM图像，以及（c）C、（d）O、（e）Co和（f）Fe的相应元素图谱。

图5. (a) 50%C/M/G的N2吸附-解吸等温线和(b) 孔径分布曲线。

图6. 单一因素的影响。(a) pH值（TCS浓度=300μg/L，催化剂剂量=0.08g/L，PMS=6μM，反应时间=30分钟），(b) 催化剂剂量（g/L）（TCS浓度=300μg/L，pH=5，PMS=6μM，反应时间=30分钟），（c）TCS浓度（μg/L）（pH=5，催化剂剂量=0。04 g/L，PMS=6 μM，反应时间=30分钟），（d）PMS（μM）（TCS浓度=500 μg/L，pH=5，催化剂剂量=0.04 g/L，反应时间=30分钟），对C/M/G纳米复合材料与PMS结合去除TCS的效果。

图7. (a)自由基清除剂和(b)共存离子对C/M/G耦合PMS工艺在最佳条件下（pH=9，催化剂剂量=0.06g/L，TCS浓度=200μg/L，PMS剂量=8μM，10分钟）的TCS降解的影响。

方案1. C/M/G与PMS工艺中TCS降解的拟议机制示意图。

图8. 在最佳条件下（pH值为9，催化剂剂量为0.06g/L，TCS浓度为200μg/L，10分钟内PMS剂量为8μM），天然淡水对C/M/G与PMS工艺降解TCS的影响。

文章结论

（1）在这项工作中，采用水热法合成了一种新型的环境兼容的C/M/G纳米复合材料。它的活性是以PMS作为活性自由基的来源，对TCS的去除进行评估。TCS可以被C/M/G/PMS完全降解。此外，当81.7%的TCS被降解时，只有61.8%的TCS被转化为矿物产品，如H₂O和CO₂。

（2）然而，建议通过其他方法，如LC/MS和LC/MS.MS，对C/M/G与PMS工艺结合的副产品进行调查。此外，沿C/M/G与PMS工艺的Co和Fe离子的浸出量低于基于CoFe2O4的复合材料，对人体健康是安全的。

（3）此外，由于饮用水中存在的硫酸根离子威胁着人类的健康，C/M/G与低量的PMS相结合，可能会使水中的硫酸根离子含量降低，对环境和人类健康的保护是有益的。此外，C/M/G/PMS工艺在去除天然水域中的TCS方面表现良好。

（4）总而言之，目前使用C/M/G纳米复合材料的工艺将是一个有前途的环境兼容工艺，用于去除水中的新污染物。建议在水和废水处理厂的现场条件下依次研究该工艺，以实现对TCS的完全去除。

（5）此外，建议使用电子顺磁共振（EPR）光谱来直接测量C/M/G/PMS工艺处理水中的自由基。还建议用不同的方法研究新型C/M/G催化剂的回收，如离心法、磁分离法，以及相对于传统方法（如萃取、过滤和离心法）具有良好分离潜力的涂层催化剂，这一点至关重要。

https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.103214