中化新網(wǎng)訊  近日，國際權(quán)威綜合性科技期刊《美國科學(xué)院院刊》在線報道了華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院邢明陽教授課題組在環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域最新研究成果，論文題為“利用二硫化鉬實(shí)現(xiàn)芬頓反應(yīng)中污泥的綠色資源化利用”。

今年，國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于加快構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系的意見》強(qiáng)調(diào)，構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系是實(shí)施全面節(jié)約戰(zhàn)略、保障國家資源安全、積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和、加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型的重要舉措。固體廢棄物（固廢）主要是指人類在生產(chǎn)、生活等活動中產(chǎn)生的固態(tài)或半固態(tài)的廢棄物質(zhì)，而一旦固廢中的有毒有害物質(zhì)超標(biāo)，則會變成危害更大的危險廢棄物（危廢）。比如，工業(yè)上在采用芬頓等化學(xué)法處理有機(jī)廢水時，會生成大量的“污泥”。污泥中富含鐵等金屬離子、有機(jī)物、細(xì)菌等有毒有害物質(zhì)，從而進(jìn)一步引發(fā)土壤等場地污染，已被廣泛認(rèn)為是典型的難處理危廢。據(jù)統(tǒng)計，芬頓氧化技術(shù)每處理1噸廢水，將產(chǎn)生約5公斤含水量為60%的污泥。而處理污泥的成本高達(dá)3000～5000 元/噸，占到芬頓處理廢水成本的50%～80%。因此，開發(fā)污泥資源化技術(shù)不僅符合國家綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略，還能進(jìn)一步促進(jìn)芬頓技術(shù)在環(huán)境污染控制中的應(yīng)用推廣。

圖片說明：經(jīng)過化學(xué)復(fù)合二硫化鉬（MoS2）改性后的污泥降解有機(jī)污染物

為了實(shí)現(xiàn)芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的污泥（鐵泥）中鐵離子的資源化利用，邢明陽教授團(tuán)隊采用簡單的一步水熱法將鐵泥與MoS₂進(jìn)行化學(xué)復(fù)合，利用MoS₂的助催化效應(yīng)使得鐵泥中的鐵氧化物（≡Fe3+）重新具有芬頓反應(yīng)的活性，實(shí)現(xiàn)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(jìn)了鐵泥表面鐵離子的循環(huán)，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(zhì)子的特性，可在復(fù)合催化劑表面構(gòu)建酸性微環(huán)境，促進(jìn)表面鐵離子向“剪切面”的擴(kuò)散，提高了固液界面處Fe2+的濃度，從而使得失活后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(shí)驗(yàn)證實(shí)，無論是實(shí)驗(yàn)室模擬的鐵泥還是化工廠處理廢水實(shí)際產(chǎn)生的鐵泥，在經(jīng)過MoS₂改性后都可實(shí)現(xiàn)對酚類、抗生素類以及染料類等有機(jī)污染物高效的降解活性。此外，與公認(rèn)的零價鐵芬頓催化劑相比，資源化后的Sludge-MoS₂催化劑具有更加穩(wěn)定且長效地降解有機(jī)污染物的性能，可實(shí)現(xiàn)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(shí)際鐵泥，在經(jīng)過化學(xué)復(fù)合MoS₂后均可被再生成為芬頓催化劑，而再生過程中產(chǎn)生的COD二次污染可被芬頓反應(yīng)再次降解，真正實(shí)現(xiàn)了鐵泥“以污治污”的綠色資源化。同時，MoS₂還解決了傳統(tǒng)鐵基芬頓催化劑造粒熱失活的難題，成功將資源化后的鐵泥進(jìn)行造粒，實(shí)現(xiàn)了鐵泥的產(chǎn)品化。粗略估算，資源化鐵泥的成本僅為1000 元/噸（商品化鐵碳催化劑的售價為2000～3000 元/噸），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鐵泥作為危廢的處理成本，同時資源化后的鐵泥還可作為芬頓催化劑填料重新投放到市場實(shí)現(xiàn)更大的利潤，這也充分說明該綠色資源化技術(shù)具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景。