废钢变身污水处理催化剂循环经济陕西节能低碳网-区域节能降碳综合门户-sxjndt.com

3月12日从哈尔滨工业大学获悉,该校材料科学与工程学院教授姜思达团队在废弃金属资源化利用领域取得突破。研究团队以废钢为原料,成功制备出具有优异催化性能的亚稳无序合金纤维材料。这种材料不仅在有机污水处理中表现出极快的降解速度,还展现出良好的循环稳定性和电解水析氧性能。相关成果日前发表于国际学术期刊《先进材料》。

水资源污染是全球面临的重大挑战之一,在污水处理过程中,过硫酸盐作为一种更安全、更稳定的强氧化剂,已逐步替代过氧化氢。但可有效活化过硫酸盐的催化剂多依赖高纯度原材料,成本高、制备方法复杂。

研究团队另辟蹊径,选用废弃Q235钢等常见工业废钢为原料,成功制备出具有不同微观结构的铁基合金纤维催化剂。通过调控微观结构、引入残余应力等,材料的催化性能得到显著提升。其中,非晶态铁硼(FeB)合金纤维催化剂在40秒内即可降解98%的有机污染物,每分钟反应速率常数高达5.866,远超传统铁盐催化剂。

研究团队还将该合金纤维催化剂分别应用于抗生素及苯类有机污染物的降解实验中,其均可在300秒内将污染物降解完全,超越了大多数现有环保催化剂的性能,具有广阔的工业应用前景。此外,以具有代表性的废钢铁作为原料制备的大多数纤维材料催化剂,都表现出了优异催化活性,证实了利用废钢铁制备高性能催化剂策略的普适性与可行性。

团队还进一步优化材料成分,成功提升材料的循环稳定性,并开发出兼具污染物降解和电解水析氧反应功能的催化剂,展现出在清洁能源领域的应用潜力。“我们不仅实现了废铁的资源化利用,还赋予其‘双功能’特性,既可用于污水处理,也可用于电解水制氢。”姜思达介绍,该材料制备工艺简单,成本低廉,每克仅0.14元,工业化生产条件下日产量可达5吨,具备良好的产业化前景。(记者朱虹)