| 地铁隧道回收的零价铁光催化活化过二硫酸盐降解有机污染物 |
| Photocatalytic peroxydisulfate activation for degrading organic pollutants over the zero-valent iron recovered from subway tunnels |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 于昕鑫 | 北京建筑大学, 建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室, 北京 100044
北京建筑大学, 城市雨水系统与水环境教育部重点实验室, 北京 100044 | | | 刘永幸 | 北京建筑大学, 建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室, 北京 100044
北京建筑大学, 城市雨水系统与水环境教育部重点实验室, 北京 100044 | | | 衣晓虹 | 北京建筑大学, 建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室, 北京 100044
北京建筑大学, 城市雨水系统与水环境教育部重点实验室, 北京 100044 | xiaohongyirainbow@163.com | | 常淼 | 北京建筑大学, 建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室, 北京 100044
北京建筑大学, 城市雨水系统与水环境教育部重点实验室, 北京 100044 | | | 王飞 | 北京建筑大学, 建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室, 北京 100044
北京建筑大学, 城市雨水系统与水环境教育部重点实验室, 北京 100044 | | | 王鹏 | 北京建筑大学, 建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室, 北京 100044
北京建筑大学, 城市雨水系统与水环境教育部重点实验室, 北京 100044 | | | 王崇臣 | 北京建筑大学, 建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室, 北京 100044
北京建筑大学, 城市雨水系统与水环境教育部重点实验室, 北京 100044 | chongchenwang@126.com |
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| 摘要: 隧道颗粒物是地铁运行产生的主要污染物之一。粉末X射线衍射与X射线光电子能谱分析结果表明，从地铁隧道颗粒物回收磁性材料的主要成分为零价铁(ZVI)。以罗丹明B (RhB)为模型污染物，在低功率LED紫外光、可见光及真实太阳光照射下，ZVI具有优异的催化活化过二硫酸盐(PDS)降解RhB的性能，均可在2.0 min内实现RhB (10.0 mg·L-1)的完全降解。通过活性物质捕获实验证实SO4·-、·OH、·O2-和h+均参与了RhB的降解。此外，还探究了PDS投加量、催化剂投加量、污染物浓度、pH、共存离子和共存有机质对RhB降解的影响。结果表明，该磁性颗粒物可在较宽的pH范围(2.0~10.0)、共存离子(Cl-、SO42-、HCO3-、H2PO4-和NO3-)、共存有机质(腐殖酸)和真实水体环境下实现RhB的高效去除。此外，运用磁回收技术实现了ZVI的回收及循环利用。 |
| 关键词: 地铁隧道 零价铁 磁性 高级氧化 罗丹明B |
| 基金项目: 国家自然科学基金(No.22176012，51878023)和北京市自然科学基金(No.8202016)资助。 |
| Abstract: Particulate matters collected from subway tunnels, were identified as predominant zero-valent iron (ZVI) via powder X ray diffraction and X ray photoelectron spectroscopy, which was innovatively adopted to activate peroxodisulfate (PDS) for degrading organic dye pollutants. The as-obtained ZVI exhibited exceptional catalytic performance under diverse light sources, including low-power LED ultraviolet light (UVL), visible light (VL), and real solar light (SL), achieving complete rhodamine B (RhB, 10.0 mg·L-1) degradation within 2.0 min. Radical quenching experiments confirmed the synergistic roles of sulfate radicals (SO4·-), hydroxyl radicals (·OH), superoxide radicals (·O2-), and holes (h+). Systematic parametric studies revealed that boosted RhB removal efficiencies were accomplished across a wide pH range (2.0-10.0), in the presence of common interfering ions (Cl-, SO42-, HCO3-, H 2PO4-, and NO3-), humic acid, and real water matrices, demonstrating remarkable environmental adaptability. Notably, ZVI maintained high catalytic activity even under complicated aqueous conditions, underscoring its resistance to matrix influence. The magnetic properties of ZVI enabled its facile recovery and reuse for multiple cycles without significant performance loss, aligning with sustainable resource utilization principles. This study not only presents a cost-effective strategy for valorizing urban particulate waste but also advances solar-driven advanced oxidation processes (AOPs) for practical water treatment applications. |
| Keywords: subway tunnel zero-valent iron magnetism advanced oxidation rhodamine B |
| 投稿时间：2024-12-10 修订日期：2025-03-20 |
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