非晶态合金在废水处理中的催化性能

作者：裴烈飞; 张香云; 袁子洲^*

来源：材料导报, 2022, 36(02): 115-123.

• 非晶态合金
• 偶氮染料
• 降解
• 反应活性

随着印染工业的发展,染料废水的排放已成为水体污染的主要来源之一。目前常用的降解剂零价铁(ZVI)表面钝化现象严重,活性中心类型单一,导致其对染料的降解效率低下。因此,急需开发反应活性高、循环利用性好的新型降解材料作为ZVI的替代品。而具有热力学亚稳态结构的非晶态合金(MGs)以其优异的催化活性,在催化反应领域的重要性逐渐凸显。研究表明,MGs在染料废水处理中表现出超高的降解效率、较低的金属浸出率和稳定的催化性能。本文较简洁地阐述了当前染料废水的污染现状及处理方法,着重介绍了铁基、镁基和其他非晶合金作为环境催化剂对偶氮染料降解性能的研究进展,系统地综述了降解反应中的脱色、矿化、金属浸出、持续性和可重复使用等性能。与ZVI和晶态合金相比,独特的原子排布结构使MGs与染料的反应活化能降低,表观反应速率常数变大,价带顶下移,氧化还原电位降低,产物层更易脱落。对比传统降解材料发现MGs的性能优势明显。然而,MGs在工程应用中仍然存在着非晶形成能力差、金属浸出造成环境二次污染等问题。为此,本文对MGs催化剂的进一步开发及应用提出了几点建议:(1)MGs与其他强导电性物质(如生物炭)掺杂后制备成复合材料,可在降低MGs用量的同时提高电子传输能力;(2)建立非晶态-电子结构-催化性能之间的理论联系;(3)拓展其应用范围至石化废水、制药废水和食品加工废水等其他污染废水的处理工艺。以期为MGs在环境污染物降解领域提供更多新的参考。

• 单位
  兰州理工大学; 白银矿冶职业技术学院