88 / 2023-10-17 22:00:55

界面构造高效降解水中新型PFAS及机理研究

催化臭氧氧化；界面；全氟及多氟化合物；过氧化物；军事场地修复

       我国是含氟消防泡沫液的生产和使用大国，年产量超15000吨，涉及水成膜泡沫（AFFF）、氟蛋白泡沫（FP）、成膜氟蛋白泡沫（FFFP）等多种剂型。该类消防剂在军事训练演习等紧急情况下被广泛使用，而在灭火过程中使用的消防泡沫灭火剂，也会随着消防作业废水而排放到自然环境中。其中，使高浓度的全氟及多氟化合物（PFAS）及其替代品如全氟壬烯氧基苯磺酸钠（OBS）等在国内外军事基地周围土壤和地下水环境中被频繁检出，对人类健康和生态环境带来潜在的危害。而具有较高氧化还原电位的臭氧分子可以攻击OBS的双键、醚桥和苯基磺酸盐。为了进一步提高矿化效率，可采用臭氧耦合过氧化物（peroxone）强化自由基的生成，同时通过催化剂的引入构造有效的反应界面可进一步改进催化反应效率，高效矿化军事场地残留和过期的泡沫废液。近年来，具有优异的导电性的二维MXene材料可作为捕获金属原子的锚定位点。基于此，本文将金属与MXenes材料复合作为非均相催化剂，在peroxone工艺中拟大幅度加快OBS降解效率和泡沫废液的矿化效率。与此同时，开展现代表征技术以及 Vienna Ab-initio Simulation Package（VASP）计算阐明催化剂界面电荷分布、多相电子转移机制以及界面能量理论变化过程。该研究成果深入探索非均相催化剂在高级氧化技术中的反应机理, 为未来新型高级氧化工艺在军事PFAS污染场地修复领域的应用与实施提供有利的理论基础和技术支撑。