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 以廢舊輪胎熱解得到的炭材料為載體

　據報道， 近日，南京工業大學張永軍課題組采用廢舊輪胎為原料得到輪胎炭材料，并以銅、鈰兩種金屬作為活性組分進行負載，經高溫過程制備出新型高效銅鈰輪胎炭催化劑。該催化劑能高效催化過硫酸鹽體系，快速降解氧氟沙星，實現抗生素廢水的資源化利用和以廢治廢。

　　該成果既為廢舊輪胎處理處置提供了一種新方式，同時也為難降解有機污染物的控制提供了新的解決方案。

　　“目前，熱解法被認為是國內廢輪胎資源化處理的最佳途徑之一，它可以實現廢輪胎無害化和資源化處理，其中輪胎熱解炭被認為是最重要的產品之一，因為它占橡膠輪胎重量的30%~40%。因此，高效回收利用輪胎熱解炭對于解決廢舊輪胎帶來的環境和經濟問題起著至關重要的作用。” 張永軍說。

　　常用的催化劑載體有活性炭、煤炭、TiO2和硅藻土，輪胎炭材料作為催化劑載體的優勢是成本低，使用輪胎炭還可以減輕污染，實現以廢治廢。瞄準了輪胎炭之后，課題組開始尋找高效金屬元素及制備方法。

　　用銅和鈰兩種金屬作為活性進行負載，負載在輪胎炭上制備成催化劑，是這項研究最大的創新點之一。在這之前，課題組成員曾經用各種過渡元素進行了大量實驗。據論文第一作者劉西揚介紹，貴金屬成本較高，不符合他們“以廢治廢”的初衷。課題組發現，單金屬元素的效果普遍較差，便開始嘗試多金屬摻雜的思路，最終發現銅與鈰雙金屬協同可大幅提高催化活性和穩定性。

　　氧氟沙星是一種市面上常見的抗生素，使用量巨大，在城市污水處理廠、醫院污水、地表水中檢出率非常高，但采用傳統的廢水處理技術無法完全消除。此前，氧氟沙星降解多采用高級氧化的方法，但該方法降解效率較低，需要添加催化劑。課題組制備的銅鈰輪胎炭催化劑采用了高級氧化處理技術中的過硫酸鹽氧化體系，方便穩定，可將大部分有機物質降解為二氧化碳和水。

　　在降解氧氟沙星的過程中，課題組進行了多組實驗，實驗結果顯示，該催化劑結合微波，具有催化過硫酸鹽的最佳活性。“在微波的輔助下，銅鈰輪胎炭催化劑可高效降解氧氟沙星，TOC去除率可達95%以上。”劉西揚解釋道。

　　“該成果對開發制備價格低廉且高效的非均相催化劑具有重要的參考價值，闡明了雙金屬激發過硫酸鹽的機制，對過硫酸鹽氧化體系的進一步開發具有指導性意義。”張永軍對這項成果的價值充滿信心。