中化新網(wǎng)訊  近日，國際權(quán)威綜合性科技期刊《美國科學院院刊》在線報道了華東理工大學化學與分子工程學院邢明陽教授課題組在環(huán)境化學領(lǐng)域最新研究成果，論文題為“利用二硫化鉬實現(xiàn)芬頓反應中污泥的綠色資源化利用”。

今年，國務院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于加快構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系的意見》強調(diào)，構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系是實施全面節(jié)約戰(zhàn)略、保障國家資源安全、積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和、加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型的重要舉措。固體廢棄物（固廢）主要是指人類在生產(chǎn)、生活等活動中產(chǎn)生的固態(tài)或半固態(tài)的廢棄物質(zhì)，而一旦固廢中的有毒有害物質(zhì)超標，則會變成危害更大的危險廢棄物（危廢）。比如，工業(yè)上在采用芬頓等化學法處理有機廢水時，會生成大量的“污泥”。污泥中富含鐵等金屬離子、有機物、細菌等有毒有害物質(zhì)，從而進一步引發(fā)土壤等場地污染，已被廣泛認為是典型的難處理危廢。據(jù)統(tǒng)計，芬頓氧化技術(shù)每處理1噸廢水，將產(chǎn)生約5公斤含水量為60%的污泥。而處理污泥的成本高達3000～5000 元/噸，占到芬頓處理廢水成本的50%～80%。因此，開發(fā)污泥資源化技術(shù)不僅符合國家綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略，還能進一步促進芬頓技術(shù)在環(huán)境污染控制中的應用推廣。

圖片說明：經(jīng)過化學復合二硫化鉬（MoS2）改性后的污泥降解有機污染物

為了實現(xiàn)芬頓反應產(chǎn)生的污泥（鐵泥）中鐵離子的資源化利用，邢明陽教授團隊采用簡單的一步水熱法將鐵泥與MoS₂進行化學復合，利用MoS₂的助催化效應使得鐵泥中的鐵氧化物（≡Fe3+）重新具有芬頓反應的活性，實現(xiàn)了鐵泥的綠色資源化利用。MoS₂表面暴露的≡Mo4+還原活性中心促進了鐵泥表面鐵離子的循環(huán)，提高了表面≡Fe2+的濃度；而MoS₂邊緣暴露的低配位S具有捕獲質(zhì)子的特性，可在復合催化劑表面構(gòu)建酸性微環(huán)境，促進表面鐵離子向“剪切面”的擴散，提高了固液界面處Fe2+的濃度，從而使得失活后的鐵泥重新具有活化H₂O₂或過一硫酸氫鹽等氧化劑的能力。實驗證實，無論是實驗室模擬的鐵泥還是化工廠處理廢水實際產(chǎn)生的鐵泥，在經(jīng)過MoS₂改性后都可實現(xiàn)對酚類、抗生素類以及染料類等有機污染物高效的降解活性。此外，與公認的零價鐵芬頓催化劑相比，資源化后的Sludge-MoS₂催化劑具有更加穩(wěn)定且長效地降解有機污染物的性能，可實現(xiàn)對苯酚14天以上的長效降解。

    值得注意的是，從化工廠采集處于不同處理階段的實際鐵泥，在經(jīng)過化學復合MoS₂后均可被再生成為芬頓催化劑，而再生過程中產(chǎn)生的COD二次污染可被芬頓反應再次降解，真正實現(xiàn)了鐵泥“以污治污”的綠色資源化。同時，MoS₂還解決了傳統(tǒng)鐵基芬頓催化劑造粒熱失活的難題，成功將資源化后的鐵泥進行造粒，實現(xiàn)了鐵泥的產(chǎn)品化。粗略估算，資源化鐵泥的成本僅為1000 元/噸（商品化鐵碳催化劑的售價為2000～3000 元/噸），遠遠低于鐵泥作為危廢的處理成本，同時資源化后的鐵泥還可作為芬頓催化劑填料重新投放到市場實現(xiàn)更大的利潤，這也充分說明該綠色資源化技術(shù)具有廣闊的商業(yè)應用前景。