Aktivierung von Peroxymonosulfat und photothermal zur Entfernung von phenolischen organischen Schadstoffen und Ligninderivaten

Gegenwärtig sind die traditionellen Methoden zum Umgang mit phenolischen organischen Schadstoffen und Ligninderivaten hauptsächlich physikalische Adsorption und biologischer Abbau. Die Hauptnachteile dieser Methoden sind eine unvollständige Behandlung und lange Behandlungszeiten. Obwohl die neue photokatalytische Technologie saubere Energie verwendet und milde Reaktionsbedingungen hat, hat sie auch die Nachteile einer langsamen Reaktionsgeschwindigkeit und einer unvollständigen Behandlung.

Im Vergleich zu den oben genannten Methoden zur Entfernung von Bisphenol-Schadstoffen und Ligninderivaten hat die fortschrittliche Technologie zur Oxidation von Peroxymonosulfat eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit. Es löst jedoch mehr Metallionen auf, was zu einer sekundären Verschmutzung führt, die lebende Organismen und die Umwelt beeinträchtigt. Um das Problem zu mindern, sollte die ultimative Lösung idealerweise photokatalytische Technologie und fortschrittliche Peroxymonosulfat-Oxidationstechnologie kombinieren, um die Auflösung von Metallionen zu eliminieren.

Genau das ist nun einem Forscherteam der University of Calgary, der Jiangsu University und der Harbin University of Science and Technology gelungen.

Die Forscher entwickelten eine neue Methode zur Synthese von C-Defekten/CO-Band-modifiziertem ultradünnem porösem Kohlenstoffnitrid, einem Material, das das Potenzial hat, dieses Problem anzugehen. „Kohlenstoffnitrid wurde weithin als Photokatalysator verwendet, herkömmliche Kohlenstoffnitride haben jedoch eine unzureichende Oxidationsfähigkeit und sind nicht stark bei der Aktivierung von Peroxymonosulfat. Dies liegt hauptsächlich an ihrer relativ kleinen spezifischen Oberfläche und dem Mangel an aktiven Stellen“, erklärte Jinguang Hu, korrespondierender Autor der Studie.

Hu und sein Team bauten ein poröses, ultradünnes Kohlenstoffnitridmaterial mit C-Defekten und CO-Banden unter Verwendung einer Ein-Schritt-Methode. Es kann durch gleichmäßiges Mahlen und Mischen von Harnstoffnitrat, Oxyessigsäure und Harnstoff und anschließendes direktes thermisches Polymerisieren in einem Muffelofen synthetisiert werden. Der Katalysator erhöht nicht nur die spezifische Oberfläche, sondern auch die Defektstruktur und Dotierungselemente, um mehr aktive Stellen bereitzustellen. Bemerkenswerterweise hat der Katalysator eine sehr gute photothermische Leistung, die den katalytischen Reaktionsprozess beschleunigen kann.

Das Team berichtete über seine Studie in der Zeitschrift Grüne Energie und Umwelt.

„Eine große Menge Bisphenol-Schadstoffe und Lignin-Derivate werden weltweit ständig produziert“, bemerkte Hu. „Wir glauben, dass dieses neue fortschrittliche Oxidationstechnologiesystem den Weg für die Entfernung solcher organischer Schadstoffe ebnen kann.“