Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 6/2020

11.02.2020

β-FeOOH catalyzed peroxymonosulfate for organic pollutant degradation in water: radical and non-radical mechanism

verfasst von: Cong Lyu, Lunan Ju, Xuejiao Yang, Lan Song, Ning Liu

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 6/2020

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Iron-based catalysts as peroxymonosulfate (PMS) activator are commonly used to oxidize and degrade azo dye. However, there are still some issues such as low catalytic performance, relatively less reactive oxygen species and high metal iron dissolution. As such, a novel iron oxyhydroxide (FeOOHs) with four crystal form was synthesized and employed as efficient PMS activator for AO7 degradation in this study. It was found that the crystal form of catalyst had significant influence on its catalytic performance. β-FeOOH exhibited the best catalytic performance, owing to its smallest lattice size, maximum specific surface area and highest surface hydroxyl density. β-FeOOH/PMS system possessed a great high apparent reaction rate constant (1.3919 h−1), which was about 17, 3, 31, 20, 14, 49 and 23 times higher than that in β-FeOOH/persulfate(PS), Fe0/PMS, Fe0/PS, Fe2O3/PMS, Fe2O3/PS, Fe3O4/PMS and Fe3O4/PS system, respectively. More importantly, radical quenching tests and Electron spin resonance (ESR) analysis revealed that OH., SO4.−, O2.− and 1O2 were involved in the reaction process. The catalytic mechanism proposed that β-FeOOH had the effective electron transfer rate performance, and Fe3+ underwent a reduction to Fe2+ during the β-FeOOH/PMS catalytic oxidation process. Then, the regeneration of Fe2+ on the hydroxylated surface of FeOOH promoted the formation of FeOH+, which was crucial for PMS activation and reactive oxygen species (ROS) generation. The recyclability tests proved good stability and reusability of β-FeOOH. This study provides a kind of new understanding of peroxymonosulfate activation for environmental remediation and advances the study of iron-based oxyhydroxide in heterogeneous catalysis.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat GP Anipsitakis DD Dionysiou 2004 Environ. Sci. Technol. 38 3705 3712 GP Anipsitakis DD Dionysiou 2004 Environ. Sci. Technol. 38 3705 3712
2.
Zurück zum Zitat MG Antoniou AA Cruz De La DD Dionysiou 2010 Appl. Catal. B 96 290 298 MG Antoniou AA Cruz De La DD Dionysiou 2010 Appl. Catal. B 96 290 298
3.
Zurück zum Zitat DL Ball JO Edwards 1956 J. Am. Chem. Soc. 78 1125 1129 DL Ball JO Edwards 1956 J. Am. Chem. Soc. 78 1125 1129
4.
Zurück zum Zitat E Brillas CA Martinez-Huitle 2015 Appl. Catal. B 166 603 643 E Brillas CA Martinez-Huitle 2015 Appl. Catal. B 166 603 643
5.
Zurück zum Zitat JM Burns WJ Cooper JL Ferry DW King BP Dimento 2012 Aquat. Sci. 74 683 734 JM Burns WJ Cooper JL Ferry DW King BP Dimento 2012 Aquat. Sci. 74 683 734
6.
Zurück zum Zitat C Cai L Wang H Gao L Hou H Zhang 2014 J. Environ. Sci. 26 1267 1273 C Cai L Wang H Gao L Hou H Zhang 2014 J. Environ. Sci. 26 1267 1273
7.
Zurück zum Zitat C Cai H Zhang X Zhong L Hou 2015 J. Hazard. Mater. 283 70 79 C Cai H Zhang X Zhong L Hou 2015 J. Hazard. Mater. 283 70 79
8.
Zurück zum Zitat J Deng Y Ge C Tan H Wang Q Li 2017 Chem. Eng. J. 330 1390 1400 J Deng Y Ge C Tan H Wang Q Li 2017 Chem. Eng. J. 330 1390 1400
9.
Zurück zum Zitat M Ding W Chen H Xu Z Shen T Lin 2019 Chem. Eng. J. 378 122177 M Ding W Chen H Xu Z Shen T Lin 2019 Chem. Eng. J. 378 122177
10.
Zurück zum Zitat M Drosos M Ren FH Frimmel 2015 Appl. Catal. B 165 328 334 M Drosos M Ren FH Frimmel 2015 Appl. Catal. B 165 328 334
11.
Zurück zum Zitat D. F. Evans, M. W. Upton, Chem. Inf. 16, (1985) D. F. Evans, M. W. Upton, Chem. Inf. 16, (1985)
12.
Zurück zum Zitat DF Evans MW Upton 1985 J. Chem. Soc. Dalton Trans. 6 1151 1153 DF Evans MW Upton 1985 J. Chem. Soc. Dalton Trans. 6 1151 1153
13.
Zurück zum Zitat Y Fu C Chang P Chen X Chu L Zhu 2013 J. Hazard. Mater. 254 185 192 Y Fu C Chang P Chen X Chu L Zhu 2013 J. Hazard. Mater. 254 185 192
14.
Zurück zum Zitat F Ghanbari M Moradi 2017 Chem. Eng. J. 310 41 62 F Ghanbari M Moradi 2017 Chem. Eng. J. 310 41 62
15.
Zurück zum Zitat YJ Hao FT Li C Fang MJ Chai RH Liu XJ Wang 2014 Mater. Lett. 124 1 3 YJ Hao FT Li C Fang MJ Chai RH Liu XJ Wang 2014 Mater. Lett. 124 1 3
16.
Zurück zum Zitat X Haodan W Da M Jun Z Tao L Xiaohui C Zhiqiang 2018 Appl. Catal. B 238 557 567 X Haodan W Da M Jun Z Tao L Xiaohui C Zhiqiang 2018 Appl. Catal. B 238 557 567
17.
Zurück zum Zitat Y-H Jo S-H Hong T-J Park S-H Do 2014 Appl. Surf. Sci. 301 576 583 Y-H Jo S-H Hong T-J Park S-H Do 2014 Appl. Surf. Sci. 301 576 583
18.
Zurück zum Zitat T Jurkin G Štefanić G Dražić M Gotić 2016 Mater. Lett. 173 55 59 T Jurkin G Štefanić G Dražić M Gotić 2016 Mater. Lett. 173 55 59
19.
Zurück zum Zitat EW Kellogg I Fridovich 1975 J. Biol. Chem. 250 8812 8817 EW Kellogg I Fridovich 1975 J. Biol. Chem. 250 8812 8817
20.
Zurück zum Zitat H Li J Wan Y Ma Y Wang M Huang 2014 Chem. Eng. J. 237 487 496 H Li J Wan Y Ma Y Wang M Huang 2014 Chem. Eng. J. 237 487 496
21.
Zurück zum Zitat X Li J Liu AI Rykov H Han C Jin 2015 Appl. Catal. B 179 196 205 X Li J Liu AI Rykov H Han C Jin 2015 Appl. Catal. B 179 196 205
22.
Zurück zum Zitat X Li H Yong L Cong J Shen D Yang 2015 Chem. Eng. J. 260 28 36 X Li H Yong L Cong J Shen D Yang 2015 Chem. Eng. J. 260 28 36
23.
Zurück zum Zitat X Li M Zhou Y Pan L Xu 2017 Chem. Eng. J. 307 1092 1104 X Li M Zhou Y Pan L Xu 2017 Chem. Eng. J. 307 1092 1104
24.
Zurück zum Zitat J Liu J Zhou Z Ding Z Zhao X Xu Z Fang 2017 Ultrason. Sonochem. 34 953 959 J Liu J Zhou Z Ding Z Zhao X Xu Z Fang 2017 Ultrason. Sonochem. 34 953 959
25.
Zurück zum Zitat MA Marsooli M Fasihi-Ramandi K Adib S Pourmasoud F Ahmadi 2019 Materials 12 3274 MA Marsooli M Fasihi-Ramandi K Adib S Pourmasoud F Ahmadi 2019 Materials 12 3274
26.
Zurück zum Zitat AM Mesquita IR Guimarães GMMD Castro MA Gonçalves TC Ramalho MC Guerreiro 2016 Appl. Catal. B 192 286 295 AM Mesquita IR Guimarães GMMD Castro MA Gonçalves TC Ramalho MC Guerreiro 2016 Appl. Catal. B 192 286 295
27.
Zurück zum Zitat W-D Oh Z Dong T-T Lim 2016 Appl. Catal. B 194 169 201 W-D Oh Z Dong T-T Lim 2016 Appl. Catal. B 194 169 201
28.
Zurück zum Zitat O Oputu M Chowdhury K Nyamayaro O Fatoki V Fester 2015 J. Environ. Sci. 35 83 90 O Oputu M Chowdhury K Nyamayaro O Fatoki V Fester 2015 J. Environ. Sci. 35 83 90
29.
Zurück zum Zitat Y Rao Y Zhang F Han H Guo Y Huang 2018 Chem. Eng. J. 352 601 611 Y Rao Y Zhang F Han H Guo Y Huang 2018 Chem. Eng. J. 352 601 611
30.
Zurück zum Zitat Y Ren L Lin J Ma J Yang J Feng Z Fan 2015 Appl. Catal. B 165 572 578 Y Ren L Lin J Ma J Yang J Feng Z Fan 2015 Appl. Catal. B 165 572 578
31.
Zurück zum Zitat NS Shah X He HM Khan JA Khan KE O'shea 2013 J. Hazard. Mater. 263 584 592 NS Shah X He HM Khan JA Khan KE O'shea 2013 J. Hazard. Mater. 263 584 592
32.
Zurück zum Zitat M Sheydaei A Khataee 2015 Ultrason. Sonochem. 27 616 622 M Sheydaei A Khataee 2015 Ultrason. Sonochem. 27 616 622
33.
Zurück zum Zitat C Tan N Gao D Fu D Jing D Lin 2017 Sep. Purif. Technol. 175 47 57 C Tan N Gao D Fu D Jing D Lin 2017 Sep. Purif. Technol. 175 47 57
34.
Zurück zum Zitat Z Tao W Li JP Croué 2012 Appl. Catal. B 121–122 88 94 Z Tao W Li JP Croué 2012 Appl. Catal. B 121–122 88 94
35.
Zurück zum Zitat J Wang X Gao F Fu L Zhang Y Wu 2012 J. Res. Sci. Technol. 9 101 106 J Wang X Gao F Fu L Zhang Y Wu 2012 J. Res. Sci. Technol. 9 101 106
36.
Zurück zum Zitat Y Wang Y Xie H Sun J Xiao H Cao S Wang 2016 ACS Appl. Mater. Interfaces 8 9710 9720 Y Wang Y Xie H Sun J Xiao H Cao S Wang 2016 ACS Appl. Mater. Interfaces 8 9710 9720
37.
Zurück zum Zitat Z Wang R Yuan Y Guo X Lei J Liu 2011 J. Hazard. Mater. 190 1083 1087 Z Wang R Yuan Y Guo X Lei J Liu 2011 J. Hazard. Mater. 190 1083 1087
38.
Zurück zum Zitat L Wanpeng Z Honghua C Beipei L Kunde G Jay 2011 Water Res. 45 1872 1878 L Wanpeng Z Honghua C Beipei L Kunde G Jay 2011 Water Res. 45 1872 1878
39.
Zurück zum Zitat H Xu D Wang J Ma T Zhang X Lu Z Chen 2018 Appl. Catal. B 238 557 567 H Xu D Wang J Ma T Zhang X Lu Z Chen 2018 Appl. Catal. B 238 557 567
40.
Zurück zum Zitat J Xu Y Li B Yuan C Shen M Fu 2016 Chem. Eng. J. 291 174 183 J Xu Y Li B Yuan C Shen M Fu 2016 Chem. Eng. J. 291 174 183
41.
Zurück zum Zitat Y Xu B Chen J Nie G Ma 2019 Appl. Surf. Sci. 495 143577 Y Xu B Chen J Nie G Ma 2019 Appl. Surf. Sci. 495 143577
42.
Zurück zum Zitat Z Xu Y Yu D Fang J Xu J Liang L Zhou 2015 Ultrason. Sonochem. 27 287 295 Z Xu Y Yu D Fang J Xu J Liang L Zhou 2015 Ultrason. Sonochem. 27 287 295
43.
Zurück zum Zitat Y Yang JJ Pignatello J Ma WA Mitch 2014 Environ. Sci. Technol. 48 2344 2351 Y Yang JJ Pignatello J Ma WA Mitch 2014 Environ. Sci. Technol. 48 2344 2351
44.
Zurück zum Zitat Y Yi JJ Pignatello M Jun WA Mitch 2014 Environ. Sci. Technol. 48 2344 Y Yi JJ Pignatello M Jun WA Mitch 2014 Environ. Sci. Technol. 48 2344
45.
Zurück zum Zitat J Zhang Z Xu Y Wang G Yan C Di Q Meng 2018 Appl. Catal. B 237 976 985 J Zhang Z Xu Y Wang G Yan C Di Q Meng 2018 Appl. Catal. B 237 976 985
46.
Zurück zum Zitat J Zhang X Zhao Y Wang Y Gong D Cao M Qiao 2018 Appl. Catal. B 237 976 985 J Zhang X Zhao Y Wang Y Gong D Cao M Qiao 2018 Appl. Catal. B 237 976 985
47.
Zurück zum Zitat J Zhao J Nan Z Zhao L Ning L Jie F Cui 2017 Appl. Catal. B 202 509 517 J Zhao J Nan Z Zhao L Ning L Jie F Cui 2017 Appl. Catal. B 202 509 517
48.
Zurück zum Zitat J Zhou J Xiao D Xiao Y Guo C Fang 2015 Chemosphere 134 446 451 J Zhou J Xiao D Xiao Y Guo C Fang 2015 Chemosphere 134 446 451
49.
Zurück zum Zitat HY Zhu R Jiang YQ Fu JH Jiang L Xiao GM Zeng 2011 Appl. Surf. Sci. 258 1337 1344 HY Zhu R Jiang YQ Fu JH Jiang L Xiao GM Zeng 2011 Appl. Surf. Sci. 258 1337 1344
Metadaten
Titel
β-FeOOH catalyzed peroxymonosulfate for organic pollutant degradation in water: radical and non-radical mechanism
verfasst von
Cong Lyu
Lunan Ju
Xuejiao Yang
Lan Song
Ning Liu
Publikationsdatum
11.02.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 6/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-03041-2

Weitere Artikel der Ausgabe 6/2020

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 6/2020 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt