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Fulvic acid degradation in Fenton-like system with bimetallic magnetic carbon aerogel Cu-Fe@CS as catalyst: Response surface optimization, kinetic and mechanism

双金属片 催化作用 化学 气凝胶 降级(电信) 核化学 无机化学 碳纤维 阿累尼乌斯方程 活化能 响应面法 复合数 材料科学 色谱法 物理化学 有机化学 纳米技术 复合材料 电信 计算机科学
作者
Xia Qin,Ziyuan Wang,Chengrui Guo,Rui Guo,Yue Lv,Mingran Li
出处
期刊:Journal of Environmental Management [Elsevier BV]
卷期号:306: 114500-114500 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.jenvman.2022.114500
摘要

In this study, Cu-Fe bimetallic magnetic chitosan carbon aerogel catalyst (Cu-Fe@CS) was prepared by the sol-gel method to degrade Fulvic acid (FA) in Fenton-like system. Degradation experiment results showed bimetallic catalyst Cu-Fe@CS can degrade more FA than monometallic catalysts (Cu@CS and Fe@CS) due to the synergistic effect between the copper and iron. Plackett Buiman (PB) design showed that pH and temperature exhibited significant influence on FA degradation. The significant factors were optimized by Central Composite Design (CCD), the results revealed that the maximum FA removal reached 96.59% under the conditions of pH 4.07 and temperature 93.77 °C, the corresponding TOC removal reached 77.7%. The kinetic analysis implied that the reaction followed pseudo-first order kinetic with correlation coefficient (R2) = 0.9939. The Arrhenius fitting analysis revealed that Cu-Fe@CS had a lower activation energy (Ea) than Cu@CS and Fe@CS, meaning that reaction was easier to occur in Fenten-like system with Cu-Fe@CS. Catalyst still remained the higher FA and TOC removals of 96.28% and 77.33% after six runs, respectively. The FA removal was reduced by 65.53% with 12 mmol tertiary butanol (TBA) as scavenger, indicating that •OH played an important role in FA degradation. Finally, the catalytic degradation mechanism was proposed.
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