Electro-activation of peroxymonosulfate by a graphene oxide/iron oxide nanoparticle-doped Ti4O7 ceramic membrane: mechanism of singlet oxygen generation in the removal of 1,4-dioxane

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作者
Wei Li,Runlin Xiao,Hui Lin,Kui Yang,Wei Li,Kuanchang He,Lihui Yang,Mengjie Pu,Mengyun Li,Sihao Lv
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:424: 127342-127342 被引量:71
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.127342
摘要

Electro-activation of peroxymonosulfate (PMS) has been widely investigated for the degradation of organic pollutants. Herein, we employ graphene oxide (GO)/Fe3O4 nanoparticles (NPs) doped into a Ti4O7 reactive electrochemical membrane through strong chemical bonding as the cathode to activate PMS for the degradation of 1,4-dioxane (1,4-D). The strong chemical interaction between GO, Fe3O4-NPs, and Ti4O7 via Fe-O---GO---O-Ti bonds enhances the electron-transfer efficiency and provides catalytically active sites that boost the electro-activation of PMS. As a result, the 1,4-D oxidation rate of the GO/Fe3O4-NPs@Ti4O7 REM cathode is ~3 times higher (7.21 × 10-3 min-1) than those of other Ti4O7 ceramic membranes, and 1O2 plays a key role (59.9%) in the degradation of 1,4-D. The 1O2 generation mechanism in the electro-activation process of PMS was systematically investigated, and we claimed that 1O2 is mainly generated from the precursors H2O2 and O2•-/HO2• rather than by O2 or •OH, as has been reported in previous studies. A flow-through mode test in the PMS electro-activation system is firstly reported, and the 1,4-D decay efficiency is 7.1 times higher than that obtained by a flow-by mode, showing that an improved PMS mass transfer efficiency enhances the conversion to reactive oxygen species.

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