吉林大学学报(地球科学版) ›› 2026, Vol. 56 ›› Issue (3): 1002-1012.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20250176
于影1, 陈俊杰1, 林耿煨1, 李青松1,2
Yu Ying 1,Chen Junjie 1,Lin Gengwei 1,Li Qingsong 1, 2
摘要: 咖啡因(CAF)作为一种新污染物在各类环境介质中被广泛检出,其环境持久性和潜在生态风险对水环境安全构成了威胁,开发一种高效的CAF去除技术以确保水环境安全至关重要。本研究采用新型无溶剂法制备了三维多孔结构催化剂CuFe2O4-P,开展了CuFe2O4-P催化过一硫酸盐(PMS)降解CAF的实验,并利用电子自旋共振分析、自由基淬灭实验、X射线光电子能谱表征和水质因素影响实验,系统考察了此体系对CAF降解效率、作用机制和水质因素的影响。结果表明:CuFe2O4-P/PMS工艺表现出较好的催化性能,在优化条件(pH=7、PMS质量浓度为18 mg/L和催化剂投加量为0.3 g/L)下可实现对CAF的完全降解(180 s内降解效率为100%);CuFe2O4-P/PMS工艺中羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO4·-)对CAF降解过程的贡献率分别为66%和34%;催化剂表面Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)氧化还原循环的存在可促进降解体系中SO4·-的生成,有效强化了CAF的降解过程;碳酸根(CO32-)和腐殖酸(HA)分别使CAF降解效率降至8%和20%,对降解过程有显著抑制作用,而硝酸根(NO3-)的影响可以忽略不计。该体系对实际污水厂出水中的CAF仍表现出40%的降解效率,显示出良好的实际应用潜力。
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