view in publisher's site

Manganese oxide integrated catalytic ceramic membrane for degradation of organic pollutants using sulfate radicals

Highlights•MnO2 integrated ceramic membrane was designed and fabricated.•MnO2 around Al2O3 particles of the membrane provides a large amount of active sites.•Degradation performance of HBA by MnO2 catalytic CM/PMS is prominent.•Both SO4•− and •OH along with the non-radical process contribute to the novel AOPs.AbstractMembrane separation and advanced oxidation processes (AOPs) have been respectively demonstrated to be effective for a variety of water and/or wastewater treatments. Innovative integration of membrane with catalytic oxidation is thus expected to be more competing for more versatile applications. In this study, ceramic membranes (CMs) integrated with manganese oxide (MnO2) were designed and fabricated via a simple one-step ball-milling method with a high temperature sintering. Functional membranes with different loadings of MnO2 (1.67%, 3.33% and 6.67% of the total membrane mass) were then fabricated. The micro-structures and compositions of the catalytic membranes were investigated by a number of advanced characterisations. It was found that the MnO2 nanocatalysts (10–20 nm) were distributed uniformly around the Al2O3 particles (500 nm) of the membrane basal material, and can provide a large amount of active sites for the peroxymonosulfate (PMS) activation which can be facilitated within the pores of the catalytic membrane. The catalytic degradation of 4-hydroxylbenzoic acid (HBA), which is induced by the sulfate radicals via PMS activation, was investigated in a cross-flow membrane unit. The degradation efficiency slightly increased with a higher MnO2 loading. Moreover, even with the lowest loading of MnO2 (1.67%), the effectiveness of HBA degradation was still prominent, shown by that a 98.9% HBA degradation was achieved at the permeated side within 30 min when the initial HBA concentration was 80 ppm. The stability and leaching tests revealed a good stability of the catalytic membrane even after the 6th run. Electron paramagnetic resonance (EPR) and quenching tests were used to investigate the mechanism of PMS activation and HBA degradation. Both sulfate radicals (SO4•−) and hydroxyl radicals (•OH) were generated in the catalytic membrane process. Moreover, the contribution from non-radical process was also observed. This study provides a novel strategy for preparing a ceramic membrane with the function of catalytic degradation of organic pollutants, as well as outlining into future integration of separation and AOPs.Graphical abstractDownload : Download high-res image (406KB)Download : Download full-size image

اکسید منگنز اکسید منگنز به منظور تجزیه آلاینده‌های آلی با استفاده از رادیکال‌های سولفات ترکیب شد.

نکات مهم: غشا یکپارچه سرامیک MnO۲ طراحی و ساخته شده‌است. * در حدود Al [ ۲ ] O [ ۲ ] مقدار زیادی از محل‌های فعال را ارایه می‌دهد. عملکرد تخریب - HBA توسط کاتالیتیک کاتالیتیک MnO۲ / PMS برجسته است. هر دو SO۴ * - و - OH به همراه فرآیند غیر رادیکال به ترتیب به جداسازی ractMembrane و فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)کمک می‌کنند که برای انواعی از تصفیه آب و آب موثر هستند. بنابراین ادغام مبتکرانه غشا با اکسیداسیون کاتالیتیک در نتیجه انتظار می‌رود که برای کاربردهای چند منظوره بیشتر رقابت کند. در این مطالعه، غشاهای سرامیک (CMs)با اکسید منگنز (MnO۲)ادغام و از طریق یک روش milling یک مرحله‌ای با دمای بالا طراحی و ساخته شدند. غشاهای کارکردی با بارگذاری‌های مختلف of (۱.۶۷ %، ۳.۳۳ % و ۶.۶۷ % کل جرم غشا)ساخته شدند. ساختارهای میکرو و ترکیبات غشا کاتالیزوری با تعدادی از characterisations پیشرفته مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که نانوکاتالیست های MnO۲ (۱۰ - ۲۰ نانومتر)بطور یکنواخت در اطراف ذرات Al۲O۳ (۵۰۰ نانومتر)مواد اساسی غشا توزیع شده‌اند و می‌توانند مقدار زیادی از محل‌های فعال را برای فعال‌سازی peroxymonosulfate (PMS)فراهم کنند که می‌تواند در منافذ غشا کاتالیزوری، تسهیل شود. تخریب کاتالیتیک ۴ - hydroxylbenzoic اسید (HBA)، که توسط رادیکال‌های سولفات از طریق فعال‌سازی PMS، القا می‌شود، در یک واحد membrane جریان متقاطع مورد بررسی قرار گرفت. بازده تخریب با بارگیری MnO۲ بالاتر اندکی افزایش یافت. علاوه بر این، حتی با کم‌ترین بارگذاری of (۱.۶۷ %)، تاثیر تخریب HBA هنوز هم برجسته بود، که نشان داد که تجزیه ۹۸.۹ % HBA در ۳۰ دقیقه هنگامی که غلظت اولیه HBA، ۸۰ ppm بود، بدست آمد. آزمایش‌های لیچینگ و لیچینگ، پایداری خوبی از غشای کاتالیتیک را حتی بعد از پخش ششم نشان داد. رزونانس پارامغناطیسی الکترون (EPR)و آزمایش‌های جداسازی برای بررسی مکانیزم فعالیت PMS و تجزیه HBA مورد استفاده قرار گرفتند. هر دو رادیکال‌های سولفات (SO۴)و رادیکال‌های هیدروکسیل (OH)در فرآیند غشا کاتالیزوری تولید شدند. علاوه بر این، مشارکت از فرآیند غیر رادیکال نیز مشاهده شد. این مطالعه یک استراتژی جدید برای آماده‌سازی غشا سرامیک با عملکرد تخریب کاتالیتیک آلاینده‌های آلی فراهم می‌کند، و همچنین در ادغام آتی جداسازی و AOPs.Grap hical abstractDownload: (۴۰۶ کیلوبایت)بارگیری: تصویر با اندازه کامل دانلود کنید.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Water Science and Technology
  • ترجمه مقاله Water Science and Technology
  • مقاله علوم و فن‌آوری آب
  • ترجمه مقاله علوم و فن‌آوری آب
  • مقاله Pollution
  • ترجمه مقاله Pollution
  • مقاله آلودگی
  • ترجمه مقاله آلودگی
  • مقاله Waste Management and Disposal
  • ترجمه مقاله Waste Management and Disposal
  • مقاله مدیریت پسماند و دفع زباله
  • ترجمه مقاله مدیریت پسماند و دفع زباله
  • مقاله Ecological Modelling
  • ترجمه مقاله Ecological Modelling
  • مقاله مدل‌سازی اکولوژیکی
  • ترجمه مقاله مدل‌سازی اکولوژیکی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.