近期，南京工業大學張永軍課題組采用廢舊輪胎作為原料，經過破碎、磁選和低溫熱解等處理過程，得到了輪胎炭材料;并以銅鈰兩種金屬作為活性組分進行負載，經過高溫過程制備得到了新型高效銅鈰輪胎炭催化劑。課題組研究發現，該催化劑能高效催化過硫酸鹽體系，快速降解氧氟沙星，實現了資源利用和以廢治廢。相關成果已被環境類旗艦SCI期刊接收AppliedCatalysisB:Environmental(IF=11.698)，并已于近日正式在線刊出。

“目前，國內對于廢舊輪胎的處理中，熱解法被認為是廢輪胎資源化處理的最佳途徑之一，它可以實現廢輪胎無害化和資源化處理，其中輪胎熱解炭被認為是最重要的產品之一，因為它占橡膠輪胎重量的30~40%。因此，高效回收利用輪胎熱解炭對于解決廢舊輪胎帶來的環境問題和經濟問題起著至關重要的作用。”張永軍說。

“常用的催化劑載體有活性炭、煤炭、TiO2和硅藻土，輪胎炭材料的優勢是成本低，使用輪胎炭還可以減輕污染，實現以廢治廢。”瞄準了輪胎炭之后，課題組開始了尋找高效金屬元素及制備方法。

“用銅和鈰兩種金屬作為活性進行負載，負載在輪胎炭上制備成催化劑，這是我們的最大創新點之一。”于楊老師告訴記者。在這之前，課題組成員曾經用各種過渡元素進行了大量實驗。論文第一作者劉西揚告訴記者：“貴金屬成本較高，這不符合我們‘以廢治廢’的初衷，我們的目標是使用廉價過渡金屬。但我們最初發現單金屬元素的效果普遍較差，后來開始嘗試多金屬摻雜的思路，最終發現銅與鈰雙金屬協同可大幅提高催化活性和穩定性。”催化氧化技術是業界公認的去除難降解污染物的有效手段，也是南工大的傳統強項。

氧氟沙星是一種市面上常見的抗生素，每年國內外使用量都巨大，在城市污水處理廠、醫院污水、地表水中檢出率非常高，但是傳統的廢水處理技術無法完全消除。“氧氟沙星一般降解采用高級氧化的方法降解，但高級氧化技術降出效率比較低，所以要添加催化劑，”于楊老師告訴記者：“我們制備的銅鈰輪胎炭催化劑采用的高級氧化處理技術中的過硫酸鹽氧化體系，方便又穩定，可以將大部分有機物質降解為二氧化炭和水。”

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在降解氧氟沙星的過程中，課題組進行了多組實驗，實驗結果顯示該催化劑結合微波，表現出了催化過硫酸鹽的最佳活性。“在微波的輔助下，銅鈰輪胎炭催化劑可高效降解氧氟沙星，TOC去除率可達95%以上。”劉西揚跟記者解釋道。

“該成果對開發制備價格低廉且高效的非均相催化劑具有重要的參考價值，闡明了雙金屬激發過硫酸鹽的機制，對過硫酸鹽氧化體系的進一步開發具有指導性意義。”張永軍老師對該研究的價值充滿信心：“這也為廢舊輪胎處理處置提供一種新的方式，為難降解有機污染物的控制提供了新的解決方案，為實現‘以廢治廢’提供了新思路。”