哈尔滨工业大学环境学院团队在《Separation and Purification Technology》发表重要研究成果，
采用行恒科技的臭氧发生器和微纳米气泡发生器，开发了NaOH预处理稻草生物炭（OHBC）与臭氧微纳米气泡（O₃-MNBs）的高效催化臭氧化系统，系统研究了2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的去除机理及界面反应过程。
材料表征与系统构建
本研究创新性地采用NaOH预处理稻草制备生物炭，显著改善了材料的结构和催化性能。通过多种表征手段分析了生物炭的物理化学特性。
XRD图谱显示OHBC具有更好的结晶结构：
N₂吸附-脱附等温线表明OHBC具有更大的比表面积：
协同去除效能评估
2,4-D去除效果显著提升
O₃-MNBs/OHBC系统去除率提高47.0%。与单独O₃-MNBs系统相比，协同系统表现出更优的降解性能。
协同去除效果对比图显示显著优势：
臭氧分解动力学表明OHBC的催化作用：
反应机理深入研究
活性物种鉴定
·OH是主要活性物种。通过EPR光谱证实O₃-MNBs/OHBC系统产生更高浓度的·OH自由基。
EPR光谱验证自由基生成：
表面官能团作用机制
羟基是主要活性位点。Boehm滴定显示OHBC表面羟基含量达1.25 mmol/g，显著高于其他官能团。
表面官能团分析：
理论计算与机理阐释
密度泛函理论计算
臭氧在羟基表面吸附能最高。DFT计算表明，臭氧在表面羟基的吸附能为-0.31 eV，优于其他官能团。
理论计算结果：
降解路径与毒性评估
2,4-D降解机理
经历多步反应过程。通过HPLC-QTOF/MS鉴定出11种中间产物，提出了完整的降解路径。
降解路径分析：
毒性评估
降解产物毒性显著降低。通过绿豆生长实验验证了处理后的水样毒性降低。
毒性评估结果：
操作参数优化研究
影响因素分析
系统研究了OHBC投加量、O₃-MNBs剂量、2,4-D初始浓度、pH值等参数的影响。
参数影响规律：
技术优势与创新点
主要创新突破
实际应用价值
- 高效降解：对2,4-D等难降解污染物有优异去除效果
- 宽pH适应性：在pH 3.5-11.0范围内保持高效
- 低能耗：臭氧利用率提高至0.66 mg/mg
- 环境友好：降解产物毒性低，生态风险小
本文数据来源：Separation and Purification Technology 299(2022) 121777
基金项目：国家重点研发计划（2019YFD1100104）
（原文献链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121777）
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