近期，新利18彩票 张永军课题组采用废旧轮胎作为原料，经过破碎、磁选和低温热解等处理过程，得到了轮胎炭材料；并以铜铈两种金属作为活性组分进行负载，经过高温过程制备得到了新型高效铜铈轮胎炭催化剂。课题组研究发现，该催化剂能高效催化过硫酸盐体系，快速降解氧氟沙星，实现了资源利用和以废治废。相关成果已被环境类旗舰SCI期刊接收Applied Catalysis B: Environmental（IF=11.698），并已于近日正式在线刊出。

铜铈双金属负载废旧轮胎炭

两年前，环境学院张永军老师和于杨老师正在新疆参与一个环评的调研项目，其中一个企业生产轮胎炭，这引起了两位老师极大的兴趣。张永军老师说：“他们只是将轮胎炭做成炭黑，用于涂料，可能也可以作为催化剂的载体，制成附加值更高的催化剂。”催化氧化技术是业界公认的去除难降解污染物的有效手段，也是南工大的传统强项。致力于催化剂研究的于杨有着高度的科研敏感度：“如果能做成的话，这将有利于扩大轮胎炭的产业规模，也可以解决轮胎处理的难题，实现资源化利用。”

目前，国内对于废旧轮胎的处理中，热解法被认为是废轮胎资源化处理的最佳途径之一，它可以实现废轮胎无害化和资源化处理，通过热解可以将废轮胎彻底裂解并得到对生产有用的原材料，包括热解气、热解油、热解炭和钢丝。其中轮胎热解炭被认为是最重要的产品之一，因为它占橡胶轮胎重量的30~40％。因此，高效回收利用轮胎热解炭对于解决废旧轮胎带来的环境问题和经济问题起着至关重要的作用。

“常用的催化剂载体有活性炭、煤炭、TiO2和硅藻土，轮胎炭材料的优势是成本低，活性炭1吨要20000元，轮胎炭的成本低于800 元/吨，使用轮胎炭还可以减轻污染，实现以废治废。”瞄准了轮胎炭之后，课题组开始了寻找高效金属元素及制备方法。

“用铜和铈两种金属作为活性进行负载，负载在轮胎炭上制备成催化剂，这是我们的最大创新点之一。”于杨老师告诉记者。在这之前，课题组成员曾经用各种过渡元素进行了大量实验。论文第一作者刘西扬告诉记者：“贵金属成本较高，这不符合我们‘以废治废’的初衷，我们的目标是使用廉价过渡金属。但我们最初发现单金属元素的效果普遍较差，后来开始尝试多金属掺杂的思路，最终发现铜与铈双金属协同可大幅提高催化活性和稳定性。”

新型催化剂有效降解抗生素废水

“氧氟沙星是我们常用的抗生素，一般降解采用高级氧化的方法降解，很多时候需要添加催化剂，”于杨老师告诉记者：“我们制备的铜铈轮胎炭催化剂采用了过硫酸盐氧化体系，基于强大的单电子氧化剂硫酸根自由基（SO4•-)，过硫酸盐氧化体系具有2.6 eV的高氧化还原电位，方便又稳定，可以将大部分有机物质降解为二氧化炭和水。”

在降解氧氟沙星的过程中，课题组进行了多组实验，实验结果显示该催化剂结合微波，表现出了催化过硫酸盐的最佳活性。“在微波的辅助下，铜铈轮胎炭催化剂可高效降解氧氟沙星，TOC去除率可达95%以上。”刘西扬跟记者解释道。

“降解后是否会产生污染物质呢？”面对记者的提问，刘西扬向记者展示了降解路径图：“我们使用了气质连用以及高分辨质谱对该反应的产物进行检测，并且基于11种降解产物提出了5种可能路径，大部分变成了二氧化炭和水。我们还采用微生物呼吸仪测试了生物毒性，发现处理后的毒性明显降低了。”

为以废治废提供新的思路

“该成果对开发制备价格低廉且高效的非均相催化剂具有重要的参考价值，阐明了双金属激发过硫酸盐的机制，对过硫酸盐氧化体系的进一步开发具有指导性意义。”张永军老师对该研究的价值充满信心：“这也为废旧轮胎处理处置提供一种新的方式，为难降解有机污染物的控制提供了新的解决方案，为实现‘以废治废’提供了新思路。” （科技日报·中国科技网 通讯员朱琳 记者张晔报道）

2019年5月16日《中国科技网》：http://www.stdaily.com/02/jiangsu/2019-05/16/content_766745.shtml?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg