Regulating charge transfer for enhanced PAA activation over sulfur-doped magnetic CoFe2O4: A novel strategy for simultaneous micropollutants degradation and bacteria inactivation

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作者
Xiaoying Wang,Zexiao Zheng,Justin H. K. Man,Irene M.C. Lo
出处
期刊:Water Research [Elsevier BV]
卷期号:256: 121595-121595 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.watres.2024.121595
摘要

Micropollutants and bacteria are prevalent pollutants in wastewater, posing significant risks to ecosystems and human health. As peracetic acid (PAA) is being increasingly used as a disinfectant, activation of PAA by low-cost and high-performance activators is a promising strategy for wastewater treatment. In this study, the sulfur-doped magnetic CoFe2O4 (SCFO) is successfully developed for efficient PAA activation to simultaneously decontaminate and disinfect wastewater. PAA/SCFO-0.3 exhibits exceptional performance, degrading 100 % of 8 μM sulfamethoxazole (SMX) with a first-pseudo reaction rate of 1.275 min-1, and achieving 5.3-log inactivation of Escherichia coli (E. coli) within 3 min at a PAA dosage of 0.2 mM and catalyst dosage of 0.025 g/L (initial pH 6.5). Scavenging experiments and electron paramagnetic resonance (EPR) analysis identify CH3C(O)O and CH3C(O)OO as the dominant reactive species for SMX degradation. The sulfur species in SCFO-0.3 facilitate Co2+ regeneration and regulate charge transfer, promoting PAA activation for SMX degradation. Moreover, the PAA/SCFO-0.3 system demonstrates operational feasibility over a broad range of water matrices and has excellent stability and reusability (maintaining 93 % removal of SMX after 5 cycles), demonstrating its potential for industrial applications. This study provides insights into enhancing PAA activation through sulfur doping in transition metal catalysts and highlights the practical applicability of the PAA/SCFO-0.3 system as an advanced alternative to conventional disinfection for simultaneous decontamination and disinfection in wastewater.
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