Insight into n-CaO2/SBC/Fe(II) Fenton-like system for glyphosate degradation: pH change, iron conversion, and mechanism.
J Environ Manage · 2023 · 333:117428 · PMID 36753894 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 기타·종설
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글리포세이트는 생물 및 생태계 균형에 유의미한 부작용을 미친다. 따라서 글리포세이트 폐수의 효율적인 처리는 매우 중요하다. 본 연구에서는 나노 칼슘 과산화물(n-CaO2)을 활성 슬러지 바이오 숯(SBC)에 담지하고, 이후 Fe(II)를 첨가하여 펜톤 유사 시스템(n-CaO2/SBC/Fe(II))을 구축하였다. SBC는 분산제와 촉매 역할을 모두 수행하여 글리포세이트 제거 능력을 크게 향상시켰다. n-CaO2/SBC/Fe(II) 시스템에서 글리포세이트의 제거 효율은 최대 99.6%에 달했다. SBC 표면의 지속성 자유 라디칼(PFRs)은 반응계 내 Fe(III)를 Fe(II)로 전환시키는 것을 촉진할 수 있으며, Fe(II)는 반응이 평형에 도달할 때까지 약 15 mg L$^{-1}$ 수준으로 유지될 수 있다. Fe(II) 가수분해와 SBC의 촉매 작용의 시너지 효과 덕분에 n-CaO2/SBC/Fe(II) 시스템은 넓은 초기 pH 범위(4.0–10.0)에서 글리포세이트를 효과적으로 제거할 수 있으며, 반응계의 pH는 펜톤 유사 반응에 적합한 환경(4.0–6.0)으로 유지될 수 있다. 고급 산화와 화학적 침전이 글리포세이트 제거의 주요 메커니즘이었다. 대부분의 글리포세이트는 C-P 및 C-N 결합을 끊어 $\text{H}_2\text{PO}_4^-$ 음이온으로 산화되었으며, 생성된 $\text{H}_2\text{PO}_4^-$는 복합체의 표면에 추가적으로 흡착되고 결합하였다. 이 시스템은 $\text{CaO}_2$ 기반 산화 시스템에서 발생하는 pH 상승 및 Fe(III) 침전의 단점을 극복하고 글리포세이트에 대한 효율적이고 완전한 분해를 실현하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate has significant adverse effects on creature and ecological balance. Therefore, the efficient treatment of glyphosate wastewater is of great significance. In this study, nano calcium peroxide (n-CaO2) was loaded onto activated sludge biochar (SBC), and then Fe(II) was added to construct a Fenton-like system (n-CaO2/SBC/Fe(II)). SBC played the role of both a dispersant and catalyst, which greatly improved the removal capability of glyphosate. The removal efficiency of glyphosate in the n-CaO2/SBC/Fe(II) system was as high as 99.6%. The persistent free radicals (PFRs) on SBC can promote the conversion of Fe(III) to Fe(II) in the reaction system, and Fe(II) can be maintained at about 15 mg L-1 until the reaction reached equilibrium. Due to the synergistic effect of Fe(II) hydrolysis and SBC catalysis, n-CaO2/SBC/Fe(II) system can effectively remove glyphosate in a wide initial pH range (4.0-10.0), and the pH of the reaction system can be remained in a suitable environment (4.0-6.0) for Fenton-like reaction. Advanced oxidation and chemical precipitation were the main mechanisms for the removal of glyphosate. Most of glyphosate could be oxidized into H2PO-4 anions by breaking the bonds of C-P and C-N, and the H2PO-4 can be further adsorbed and bounded on the surface of the composites. This system overcomes the shortcomings of pH rising and Fe(III) precipitation in the CaO2-based oxidation systems, and realizes the efficient and complete degradation for glyphosate.| 저자 | Xie, Y.; Xiong, R.; Li, J.; Li, W.; Yang, X.; Tong, H. |
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| 저널 | Journal of environmental management |
| 권·호·쪽 | 333, 117428 |
| PMID | 36753894 |
| DOI | 10.1016/j.jenvman.2023.117428 |
| MeSH | Iron; Sewage; Hydrogen Peroxide; Oxidation-Reduction; Ferrous Compounds; Hydrogen-Ion Concentration; Glyphosate; Charcoal |