负载CuFeO_(2)生物炭活化过硫酸盐降解土壤中抗生素

文章采用一步水热法在生物炭(BC)上负载CuFeO_(2)纳米颗粒,制备了CuFeO_(2)/BC催化剂用于活化过硫酸盐(PS),研究了CuFeO_(2)/BC/PS体系在修复磺胺嘧啶(SDZ)污染土壤中的应用,考察了催化剂浓度、PS浓度、初始pH和不同土壤类型等关键因素对SDZ降解的影响。结果表明,与纯CuFeO_(2)相比,CuFeO_(2)/BC具有更好的催化性能和PS利用效率,在CuFeO_(2)/BC用量为8 g/kg,PS加入量为3 g/kg的条件下,120 min内可以去除土壤中91.72%的SDZ(初始浓度为20 mg/kg)。通过淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)测试,揭示了CuFeO_(2)/BC/PS体系主要通过自由基路径降解SDZ。结果表明,活性物质(SO_(4)^(·-)、HO·、O_(2)^(·-))参与了SDZ的降解,弱EPR信号证实了^(1)O_(2)的存在但并不参与SDZ的降解。此外,通过自由基探针得到了HO·和SO_(4)^(·-)的稳态浓度,由此计算得到SO_(4)^(·-)、HO·、O_(2)^(·-)对SDZ的降解的贡献率分别为43.89%、32.87%、23.24%。X射线光电子能谱分析表明,Cu^(+)/Cu^(2+)和Fe^(2+)/Fe^(3+)氧化还原循环的协同作用可能是催化体系高效的主要原因。研究结果有助于深入理解CuFeO_(2)/BC/PS的非均相活化体系对土壤中SDZ的去除过程。