基于藻类活性生物炭Fe位点类芬顿反应协同等离子体氧化降解废水染料污染物的研究

《Algal Research》：Plasma oxidation via Fenton-like reaction by algae-based activated biochar with Fe sites for dye pollutants degradation in wastewater

　　本文提出了一种创新的废水处理策略：利用藻类活性生物炭负载Fe位点（ABC-FeX）的类芬顿（Fenton-like）反应协同等离子体（Plasma）氧化技术降解染料污染物（如亚甲基蓝MB）。该技术通过Fe位点将等离子体产生的弱氧化剂H2O2转化为强氧化性羟基自由基（·OH），显著提升了降解效率与能量产率（最优达733.31 mg·kWh-1），并在近中性pH（6–8）条件下实现高效降解，为低成本、绿色废水处理提供了新思路。

　　

亮点

藻类基活性生物炭负载Fe位点（ABC-Fe_X）的原子级分散Fe位点可通过SEM图像直接确认。图3展示了藻类基BC（生物炭）、藻类基ABC（活性生物炭）及藻类基ABC-Fe_X的表面形貌。如图3a和b所示，KOH活化显著增加了藻类基BC表面的粗糙度与孔隙率。与图3a和b相比，图3c和d中藻类基ABC表面可见明亮的斑点，对应负载的Fe原子。这一现象表明Fe成功锚定在藻类基ABC的氮掺杂碳基质上，形成了高分散的活性位点。

结论

等离子体氧化辅以藻类基ABC-Fe1作为非均相催化剂，有效提升了废水中亚甲基蓝（MB）降解的能量产率。SEM和XPS结果证实Fe位点锚定在藻类基ABC表面，这对于类芬顿反应中自由基（·OH）的生成至关重要。在最佳条件（pH 6–8，催化剂投加量1.0 g·L^?1）下，无需额外添加H₂O₂，MB在100分钟内去除率高达99.2%，ABC-Fe1在50%去除率时的能量产率达733.31 mg·kWh^?1。MB降解过程主要归因于·OH和·O₂^?的氧化作用，且藻类基ABC-Fe1在五次循环使用后仍保持高催化活性，展现出良好的稳定性与实用性。