Novel α-MnO2/AC catalysts for heterogeneous catalytic ozonation process to remove BAA in dye wastewater

废水 催化作用 吸附 热液循环 降级(电信) 臭氧 复合数 化学 化学工程 氧气 相(物质) 纳米材料 纳米颗粒 活性炭 极化(电化学) 多相催化 动力学 无机化学 光化学
作者
Gong Cheng,Xinxin Lv,Sheng Liu,Xing Chen,Rohan Weerasooriya,Zhao-Gang Ding
出处
期刊:Journal of Industrial and Engineering Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:141: 340-350 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.jiec.2024.06.044
摘要

Designing catalysts that are both efficient and resistant to interference poses a significant challenge in the field of catalytic ozone oxidation. In this study, four composite nanomaterials with different crystalline phase structures of MnO2 and its loading onto activated carbon were synthesized by hydrothermal synthesis-calcination method and successfully used to catalyze the degradation of BAA by ozonation. The synthesized α-MnO2/AC showed excellent performance and stability, and the degradation rate of 100 mg/L BAA could reach 96.27 % within 40 min under optimal conditions. Compared with MnO2 alone, α-MnO2/AC possessed lower polarization resistance, faster charge transfer rate, and higher Mn3+ and oxygen vacancy contents. Through the mechanistic study of Heterogeneous catalytic ozonation (HCO), it was confirmed that Mn(III) and oxygen vacancies together acted as active sites to enable O3 adsorption and activation to generate ROS, and OH and 1O2 reacted with BAA as the main ROS in this system. In addition, a potential pathway for the degradation of BAA by HCO was proposed and evaluated for its toxicity. This study provides a new strategy and understanding for designing manganese dioxide composite catalysts with different crystalline phases and the mechanistic exploration of the HCO pathway.
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