第一作者：lei jin
通讯作者：黄笛 刘湘
通讯单位：三峡大学水污染控制实验室
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.132904
草甘膦作为一种广谱除草剂被130个国家使用。现今，越来越多的证据表明，草甘膦及其主要代谢物氨甲基膦酸(AMPA)可能是一种致畸致癌物质。与传统芳香族有机污染物相比，草甘膦具有较强的化学稳定性，因此去除难度较大。常用的吸附法和生物降解法去除草甘膦不仅效率低，而且还容易释放出大量高毒性且更稳定的AMPA中间体。而基于OH•和SO4•-的AOPS技术也常常因实际水体中的无机阴离子和天然有机物的竞争性消耗，大大降低了实际废水处理效率。因此，开发更高效、更经济的草甘膦脱除技术具有重要意义。
三峡大学水污染控制实验室刘湘和黄笛博士在《Journal of Hazardous Materials》期刊上发表了题为“A Efficient treatment of actual glyphosate wastewater via non-radical Fenton-like oxidation”的文章。在本文中，，我们合成了Cu2O/Cu纳米线(CuNWs)用于活化H2O2处理实际草甘膦废水。本文对CuNWs的结构和形态进行了详细的表征，考察了不同阴离子、pH和有机物效应等条件对CuNWs/H2O2体系降解草甘膦催化性能的影响。系统分析了CuNWs/H2O2体系中活性氧的种类、降解途径及机理。我们的实验结果表明，CuNWs活化H2O2可以选择性产生CuIII，通过CuIII非自由基途径有效降解草甘膦。此外，CuNWs/H2O2体系对实际的草甘膦废水表现出高效的降解能力。本研究揭示了CuNWs/H2O2体系降解草甘膦的非自由基途径，为高效去除环境水中草甘膦提供了一种实用的方法。
图1. CuNWs纳米催化剂的制备流程图及结构表征
图2. CuNWs纳米催化剂的SEM图
图3.
CuNWs纳米催化剂的(a)
~ (c) HRTEM, (d) HADDF-STEM, (e) C, (f)
Cu, (g) O和 (h) N 的EDX元素映射，(i) 组合(C, Cu, O and N)
图4.
CuNWs的XPS
(a) Cu 2p, (b) C 1s, (c) N 1s and (d) O 1s
图5. (a) 不同体系草甘膦降解对比, (b) CuNWs浓度, (c) H2O2浓度, (c) CuNWs稳定性
图6.
(a)、(b) 和 (c) EPR光谱, (d) 不同体系草H2O2分解效率对比, (e) OH•浓度, (f)原位拉曼光谱
图7. (a) 草甘膦降解液相图谱; (b) AMPA生成量
图8.草甘膦降解反应机理图
图9.不同浓度阴离子及腐殖酸影响: (a) SO42-,
(b) NO3-, (c) Cl-, (d) HCO3-和(e) 腐殖酸;
(f) 不同pH 的影响。
图10.
(a)不同pH条件CuNWs/H2O2降解草甘膦废水中TOC和COD变化, (b) 循环降解效果; (c) 草甘膦废水降解动力学曲线及COD变化,
(d) 草甘膦废水降解液相图谱
综上所述，通过热解氯化铜和尿素，设计并合成了 Cu2O/Cu 纳米线（CuNWs）作为高效催化剂，用于在 H2O2 活化时选择性生成 CuIII，从而高效处理实际草甘膦废水。详细的物理特性研究证实，由 Cu0、C、N 和 Cu2O 组成的 CuNWs 纳米复合材料具有纳米线状结构。CuNWs/H2O2 体系在草甘膦降解过程中表现出卓越的催化活性，对水基质（如 SO42-、NO3-、Cl-、HCO3- 和 HA）具有良好的抗干扰能力。通过 EPR 分析、原位拉曼光谱、时变分析和 LSV 分析证实，CuNWs/H2O2 体系中选择性地产生了对草甘膦降解起主要作用的 CuIII。更有趣的是，CuNWs/H2O2 系统在高效处理实际草甘膦废水方面表现出了卓越的潜力，降解效率高达 96.6%，化学需氧量（COD）下降了 30%。这项研究获得的新知识有助于将 CuNWs 应用于环境修复的异质 Fenton 反应，并为 H2O2 活化过程中的非自由基途径提供了新的见解。
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132904
声明：本公众号仅分享前沿学术成果，无商业用途。如涉及侵权，请立刻联系公众号后台或发送邮件，我们将及时修改或删除！
邮箱：Environ2022@163.com
欢迎大家将《水处理文献速递》加为星标
即时获取前沿学术成果
若有帮助，请点击“在看”分享！
投稿、转载请扫描下方二维码联系小编吧
