于佳玉, 李歡歡, 王若彤, 林乃棚, 辛銀平, 苗朕源, 張曉東, 王 吟,

水相微波誘導催化劑的調控策略及其污染物降解機理研究進展

于佳玉1, 李歡歡1, 王若彤1, 林乃棚1, 辛銀平2, 苗朕源1, 張曉東1, 王 吟1,

(1. 上海理工大學 環(huán)境與建筑學院, 上海 200093;2. 鄭州大學 環(huán)境技術咨詢工程有限公司, 河南 鄭州 450002)

微波誘導降解能夠實現(xiàn)分子水平上的快速加熱，并在微波吸收劑表面產(chǎn)生“熱點”效應，在廢水處理領域得到廣泛應用。了解微波輻射誘導有機廢水處理方法的一般研究現(xiàn)狀，有助于進一步改進與微波輻射相關的廢水處理技術。鑒此，總結了微波誘導催化材料在有機廢水處理中的研究現(xiàn)狀，對不同種類催化劑的作用機理及其與微波的協(xié)同效應進行綜述，詳細闡述了近年來微波誘導催化氧化反應的發(fā)展方向與調控策略。最后，總結了微波誘導催化材料以及微波應用于廢水處理可能面臨的挑戰(zhàn)和未來的研究方向。

微波；催化材料；有機廢水；降解機理

1 前言

近年來，微波(microwave, MW)技術在分析和化學應用方面受到了廣泛關注，特別是在有機廢水處理領域，許多污染物已被證實在微波輻照下可以有效去除[1-3]。其處理性能主要取決于微波-材料之間的相互作用以及材料屬性和微波電磁特性之間的關系[4]。一些對微波吸收能力強的材料可以用作催化劑或催化劑載體，吸收并向廢水中的物質轉移微波能量，引發(fā)催化反應，即微波誘導催化反應[5-6]。本文綜述了近年來在有機廢水處理中常見的微波材料及其與微波之間的作用機理，對微波誘導催化與氧化劑之間的反應進行總結分析。最后提出了上述研究中存在的問題，并對未來微波誘導催化在有機廢水中的發(fā)展前景進行了展望。

2 微波誘導催化機理

微波常被用來降解水中的各種有機化合物，然而單純的微波能量不足以破壞許多有機化合物的化學鍵，因此與催化劑、氧化劑或其他的高級氧化過程(advanced oxidation processes, AOPs)相結合，可提高其對各種污染物的處理效率、縮短反應時間。對于不能直接吸收微波的反應物來說，需要借助具有微波吸收性能的材料作為催化劑，通過共振耦合吸收能量并將能量轉移給反應物，降解污染物，從而實現(xiàn)微波誘導催化過程。

微波輻射可以提高許多材料的催化性能，微波與材料之間能夠產(chǎn)生相互作用，在吸收和轉換微波能量后快速加熱材料以產(chǎn)生活性位點，從而提升反應速率[7]。微波與催化劑之間存在2種相互作用的模式，一是可通過吸收微波，在催化劑表面產(chǎn)生“熱點”以實現(xiàn)有機污染物的降解，二是通過微波輻射，在催化劑表面激發(fā)e--h+對，形成強氧化性的羥基自由基(·OH)和其他氧化活性基團，實現(xiàn)有機物的高效率降解(見圖1)。

圖1 微波與催化材料反應圖[7]

3 微波誘導催化材料的分類

本節(jié)重點介紹近年來用于微波誘導降解有機廢水的催化材料，主要包括碳質材料、金屬類材料以及一些復合材料等。

3.1 碳質材料

碳材料因其密度低、耐腐蝕性良好、成本低的特性，成為一種理想的微波吸收材料[5, 8-9]。碳質材料作為一種非催化劑，可以在微波輻照下轉化為有效的催化劑，當微波作用于這些碳質材料(如活性炭和碳納米管)時，表面“熱點”的溫度可達到1 200 ℃或者更高，使反應物燃燒并氧化成H2O、CO2和其他一些小分子物質[10]。Zhang等[8]在微波輻射條件下，使用活性炭(activated carbon, AC)粉末對剛果紅進行快速降解，通過增加活性炭的用量可以實現(xiàn)剛果紅的完全降解。然而，活性炭的應用存在非選擇性吸附和再生困難等問題，不適合連續(xù)模式的廢水處理工藝，需要進一步改善。

碳納米管(carbon nanotube, CNT)具有一維中空的結構，其表面和污染物分子之間具有選擇性[11-12]。

Chen等[5]研究了微波誘導碳納米管催化降解有機廢水，結果表明該方法適用于處理不同化學結構的各種有機污染物。由于CNT具有極小的粒徑并且容易團聚，導致它在水溶液中難以均勻分散并且再循環(huán)性較差，需要進一步對其進行再生，提高循環(huán)性。Liu等[10]采用微波-紫外系統(tǒng)降解吸附在CNT表面的四環(huán)素，同時實現(xiàn)對CNT的再生，CNT表面離域π電子與微波之間能夠產(chǎn)生相互作用，以去除表面顆粒碳，打開微孔，提高碳吸附性能。經(jīng)過5次吸附-再生循環(huán)后，碳納米管的比表面積和微孔體積均因微波輻射下的活化而增加，再生率保持在80% (見圖2)。

圖2 微波-紫外系統(tǒng)再生碳納米管體系[10]

3.2 金屬類材料

3.2.1 一元金屬單質及金屬氧化物

Fe0具有資源豐富、成本低廉、比表面積大和反應活性高的優(yōu)點[13-16]。已有研究證明，F(xiàn)e0能夠吸收微波能量引起電子震動，通過分子間的摩擦產(chǎn)生熱能，從而升高溫度，促進有機物降解[17]。Mao等[18]通過微波輻射結合納米Fe0實現(xiàn)可溶性染料的降解，這是由于微波加速了Fe2+與O2的反應，生成了Fe3+和H2O2。Vieira等[19]采用微波激活Fe0，以降解醫(yī)院廢水中的藥物和其他污染物。由于靜電引力的存在，污染物分子被吸引到催化劑表面附近，微波能夠促進Fe0表面熱點的產(chǎn)生，導致自由基增多，在35 min內實現(xiàn)雙氯芬酸鈉和布洛芬的完全降解。

過渡金屬氧化物，如Bi2O3、CuO和Mn2O3等，是一種優(yōu)良的微波吸收劑[20-21]。Wang等[22]研究了不同錳氧化物在微波輻射下對亞甲基藍(methylene blue, MB)的降解性能，水鈉錳礦具有更低的中心價錳和較大的自旋磁矩，因此吸波性能比六方軟錳礦更強，顯示出更高的MB去除率。Lai等[23]以NiO作為微波催化劑，在15 min內實現(xiàn)了對4-硝基苯酚的完全降解。一元金屬材料的氧化還原性能較低，對于難降解的有機物降解能力較弱，因此可以通過摻雜不同的金屬提高氧化還原性能。

3.2.2 二元金屬材料

二元金屬氧化物，如尖晶石鐵氧體(MFe2O4，M = Zn，Mn，Co，Ni，Cu，Mg等)，借助2種金屬的耦合從而具有良好的氧化還原性能[24]。Chen等[25]證實微波與CuFe2O4之間存在非熱效應，在微波能量的輔助下，CuFe2O4結構中氧的損失促進了結晶紫(crystal violet, CV)的高效降解，微波吸收產(chǎn)生的熱量可以驅除吸附在CuFe2O4極性表面上的水分子，釋放出活性位點。Liu等[26]以稻殼灰(RHA)為原料，制備了多孔MnFe2O4(RMN)和多孔CoFe2O4(RCN)，稻殼中有機物分解和碳化形成許多孔隙，鐵氧體顆粒覆蓋在稻殼表面，并填充形成孔隙，RCN在6 min內對MB去除率達到了99.7%。

3.2.3 三元金屬材料

Lei等[27]通過共沉淀法對NiFe2O4進行改性，合成了NiFeMnO4，并研究了其對甲基橙的微波催化降解機理。由于Mn離子的摻入，NiFeMnO4具有比NiFe2O4更高的溫度敏感性并且能夠產(chǎn)生更多的電子和空穴。此外NiFeMnO4晶格外部具有大量的Fe2+，因此更有利于Fe2+和Fe3+在晶格之間的轉換，NiFeMnO4的微波輔助芬頓催化工藝比NiFe2O4更能有效地降解有機污染物。

鈣鈦礦氧化物具有典型的ABO3結構，其中A位為堿金屬和稀土金屬，B位為過渡金屬。A位和B位可以被不同陽離子取代，從而產(chǎn)生多組分氧化物(A1-xA'B1-yB'O3)，使其在結構中產(chǎn)生氧空位，并進一步促進其催化多功能性[28]。Wang等[3]采用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)模板法合成了一系列具有3D多孔網(wǎng)絡結構的LaCo1-xCuO3@PMMA，并將其應用于微波誘導水楊酸(salicylic acid, SA)的降解，結果表明，PMMA模板的加入和Cu的取代生成了高催化活性的LaCo0.5Cu0.5O3@PMMA，其具有獨特的3D多孔網(wǎng)絡結構，與傳統(tǒng)溶膠凝膠法相比，PMMA模板法能夠維持活性組分并暴露更多的活性位點。此外，材料中Co3+、Co2+以及Oads、Olatt物質的量比比值升高有助于提高催化活性。Cu離子的取代可能導致B位陽離子價態(tài)轉變，產(chǎn)生晶格振動，在微波激發(fā)下產(chǎn)生更多的電子空穴對，多價離子的存在意味著表面缺陷的產(chǎn)生，成為氧吸附的活性位點，電子和空穴能夠參與產(chǎn)生更多強氧化性自由基，實現(xiàn)對SA的降解(見圖3)。

二老接引大事既了，心情愉悅，在雪地里邊走邊聊，又停在黃梁驛門前，噗地吹滅了掛在門柱上的最后一盞燈，之后拔身而起，扶搖直上，運轉輕功，起縱之間，徑回萬花谷。

圖3 微波輻照下LaCo0.5Cu0.5O3@PMMA對水楊酸的降解機制[3]

3.3 復合材料

3.3.1 金屬氧化物復合材料

載體一般具有良好的微孔結構，可作為催化劑活性組分的骨架，承載和分散活性組分，增強催化劑性能。Al2O3是一種常見的金屬氧化物載體，具有高孔隙率、高分散性、高比表面積和良好的吸附性[29-30]。Atta等[31]采用浸漬法制備了CuO/Al2O3催化劑，并以H2O2為氧化劑，在微波下對2-硝基苯酚的降解率達到97%，礦化率達到79%。Jibril等[32]繼續(xù)對以上工作進行研究，發(fā)現(xiàn)在Cu負載量較低的情況下，Cu以高度分散的團簇或孤立的Cu離子形式存在，可與載體相互作用，隨著負載量的進一步增加，CuO完全覆蓋了Al2O3的表面，并顯示出團簇的分離，該催化劑能夠保持較強的穩(wěn)定性。Xu等[33]開發(fā)了一種新型可磁分離的NiCo2O4-Bi2O2CO3復合材料，具有優(yōu)異的微波催化性能，對4-硝基苯酚的去除率在1 min內達到了94.70%。研究顯示，微波輻射下其晶格振動將產(chǎn)生更多的電子或空穴，此外，在NiCo2O4-Bi2O2CO3復合物中形成的異質結可以防止電子和空穴的復合，這可以提高電荷載流子的分離轉移效率。

3.3.2 金屬/礦物復合材料

高嶺石、碳化硅、硅藻土等礦物材料具有一定的吸附性、耐高溫性和耐酸堿性，因而常被用作催化劑載體。Fang等[1]采用溶膠凝膠法將MnFe2O4顆粒分別負載在SiC、TiO2和硅藻土上，并將其應用于微波降解活性艷紅(X-3B)中。對催化劑的復介電常數(shù)和磁導率進行測量，發(fā)現(xiàn)MnFe2O4-SiC具有最強的吸波性能，其表面溫度也大于其他催化劑，在5 min內對X-3B的降解率達到92%，礦化率達到70%，說明以SiC為載體可以有效提升MnFe2O4的微波催化活性。Li等[34]研究了鐵摻雜碳化硅(Fe/SiC)對諾氟沙星(norfloxacin, NOR)的微波誘導催化降解性能。微波輻射誘導SiC表面Fe殼的腐蝕，因而能夠暴露Fe0/FeII位點，激活分子氧以產(chǎn)生活性氧物種。

3.3.3 金屬/碳復合材料

碳質材料可以使活性位點分布均勻，吸附污染物并增加界面濃度以加速反應。此外，碳質載體還可以有效吸收微波能量并形成“熱點”，有助于催化反應。Zhang等[35]開發(fā)了TiO2/AC復合材料，并對其微波降解幾種不同有機污染物性能進行探究，活性炭表面負載的TiO2可以被微波激發(fā)，在水溶液中產(chǎn)生·OH，顯著提高催化活性。Liu等[2]通過熱解廢舊輪胎獲得輪胎碳(tyre carbon, TC)，通過在其表面負載Cu-Ce，得到Cu-Ce-TC催化劑，對氧氟沙星顯示出極強的降解性能。

3.3.4 鈣鈦礦類復合催化劑

傳統(tǒng)的鈣鈦礦具有較低的電子轉移效率和催化活性[39]，因此，需要對鈣鈦礦進行改性。鑒于合成過程的便利性和模板尺寸的可控性，Wang等[40]采用碳微球(carbon microsphere, CM)作為一種新型模板制備Al2O3和MgO負載的LaCo0.5Cu0.5O3催化劑，并將其應用于微波-芬頓反應。此外，還制備了蒙脫土插層鈣鈦礦(LaCo0.5Cu0.5O3-MMT0.2)，蒙脫土晶格之間高度有序的層狀結構可增加鈣鈦礦納米粒子的分散性，從而最大限度地減少納米粒子的聚集[41]。繼續(xù)加入g-C3N4(LaCo0.5Cu0.5O3-MMT0.2/CN0.075)或負載氧化鐵(Fe2O3/LaCo0.5Cu0.5O3-MMT0.2)進行改性[42-43]。由于g-C3N4具有芳香環(huán)的層間結構堆積和平面間堆疊，使用鈣鈦礦插層g-C3N4能夠有效減少活性位點的損失(見圖4)，適量H2O2可以通過自我分解產(chǎn)生·OH，并通過異質芬頓途徑在Co3+/Co2+和Cu2+/Cu+處產(chǎn)生強氧化性自由基。典型微波誘導催化降解復合材料的總結如表1所示，表中c為催化劑密度。表中鈣鈦礦復合材料的粒徑高于金屬復合材料，低于金屬/碳復合材料，處于居中水平。金屬/碳材料的復合能夠有效提高催化劑的表面積，通過CM模板法合成的鈣鈦礦復合材料Al2O3/LaCo0.5Cu0.5O3@CM，孔體積最高達到0.67 cm3×g-1。

圖4 微波輻照下氮化碳插層蒙脫土鈣鈦礦(LCCOM0.2/CN0.075)對雙酚A的降解機制[42]

表1 典型微波誘導催化降解復合材料

4 應 用

4.1 微波誘導催化降解過程

微波誘導催化降解工藝是指微波輻射與催化劑結合降解有機污染物的過程。單獨微波輻射已被應用于各類環(huán)境修復過程，然而微波輻射技術的效果和經(jīng)濟優(yōu)勢并不明顯[44]。因此，許多研究人員在反應過程中加入催化劑以提高降解效率。微波輻射可以直接激發(fā)催化劑產(chǎn)生電子-空穴對，將催化劑表面的水轉化為·OH ，實現(xiàn)污染物的降解。Gu等[45]通過調控摻鐵水鈉錳礦的電子自旋磁矩，獲得了具有良好微波吸收性能的材料，由于Mn3+被Fe3+取代，晶體結構中未成對電子總數(shù)增加，因此MnO6八面體中的電子自旋磁矩也隨之增加，實現(xiàn)了對四環(huán)素的高效降解。

4.2 微波誘導催化氧化過程

微波誘導催化氧化工藝是指微波輻射、催化劑與氧化劑結合降解污染物的過程，常見的氧化劑包括H2O2、過硫酸氫鹽(peroxymonosulfate, PMS)和ClO2等，表2總結了近年來常見的微波誘導催化氧化降解研究，表中p為污染物密度。與傳統(tǒng)加熱或催化氧化法相比，微波與氧化劑的結合可以在更短時間內達到更高的反應溫度，實現(xiàn)污染物的快速降解。當溶液為酸性或中性時，H2O2可在高溫下分解產(chǎn)生·OH，進而與目標污染物及中間體發(fā)生反應，但過高濃度的H2O2可作為·OH的淬滅劑，降低溶液中·OH的濃度[46]。然而，在堿性條件下有機物的降解表現(xiàn)出不同機理，Hong等[47]發(fā)現(xiàn)羅丹明B和亞甲基藍在MW-H2O2系統(tǒng)中的堿性條件下具有良好的降解效果，有機物主要被H2O2分解產(chǎn)生的氧氣降解。

表2 典型微波誘導催化降解過程

過硫酸鉀(K2S2O8)在微波輻射下能夠產(chǎn)生活性自由基和熱點，溫度在過硫酸鹽的微波輔助降解過程中起主要作用，因為在極高的溫度下，自由基本身可以作為清除劑來抑制降解過程。Lee等[56]使用微波誘導PMS有效分解水溶液中的全氟辛酸(perfluorooctanoic acid, PFOA)，發(fā)現(xiàn)較高的溫度(90 ℃)會加速PFOA的分解速度，降解率達到99%，但過高的溫度(130 ℃)會導致礦化效率低下，因為大量自由基氧化劑會迅速釋放以消耗剩余的PMS。Patil等[57]對比了常規(guī)加熱與微波加熱活化PMS降解偶氮染料活性黃的性能，得出微波加熱更有助于染料降解的結論，這是由于微波額外的非熱效應導致染料分子的極化。但微波與氧化劑的結合對反應條件的要求較高，并且對一些有機污染物難以降解，因此在體系中加入催化劑有助于實現(xiàn)更好的降解效果。

芬頓法是高級氧化法的代表，在亞鐵離子(Fe2+)的存在下，H2O2在酸性條件下產(chǎn)生具有強氧化能力的·OH，并引發(fā)其他活性氧物種降解污染物。理論上，大多數(shù)有機污染物可以完全氧化成H2O和CO2。

在此基礎上，一些研究人員嘗試添加其他金屬離子進入芬頓反應系統(tǒng)，產(chǎn)生類似芬頓的過程，如鐵離子、銀離子、錳離子、銅離子等。然而，芬頓反應的最佳pH保持在3左右，并且在反應中需大量金屬離子，這在實際應用中造成了困難。將微波輻射與芬頓/類芬頓工藝組合時，其降解性能明顯優(yōu)于單獨使用芬頓/類芬頓工藝過程，微波對H2O2的輻照作用可能擴大了芬頓反應的適宜的酸堿度范圍，另外，微波熱點效應可能增加了·OH的生成。

Yao等[21]對微波輻射下CuO-Co3O4@AC降解腐植酸(humic acid, HA)進行研究，證明了氧化體系中H2O2、MW、AC與金屬氧化物之間存在協(xié)同作用，MW的熱效應和非熱效應能夠促進自由基的產(chǎn)生。Li等[49]采用鐵鎳雙金屬負載活性炭微波輔助催化濕式過氧化氫氧化工藝處理生物預處理煤化工廢水，當不斷增加H2O2投加量時，去除效率不再增加，這是由于過量的H2O2會使·OH淬滅，影響污染物的去除。Wang等[42-43]采用不同方法改性鈣鈦礦微波誘導H2O2催化降解雙酚A，進一步證明了微波-芬頓體系的實用性和高效率。

活化PMS可以產(chǎn)生高活性氧物種，產(chǎn)生的自由基可以有效地、非選擇性地氧化和礦化有機污染物，與·OH(2.8 V)相比，SO4·-具有更高的氧化還原電位(2.5～3.1 V)，此外，在某些情況下，SO4·-比·OH具有更高的選擇性和更長的半衰期。不少研究者將微波作為一種輔助手段，以提高PMS的活化效果。Ghorbaniana等[47]通過微波輻射納米零價銅活化PMS從水溶液中去除 2,4-二氯苯酚，研究表明酸性條件下會產(chǎn)生更多SO4·-，隨著初始 pH 值的增加，SO4·-轉化為·OH參與有機物的降解，然而在 pH = 11時降解率僅有 34.5%，這可能是由于堿性條件下對SO4·-和·OH產(chǎn)生了清除作用。Chen等[48]考察了MW-Fe0-PS工藝氧化工業(yè)廢水中難降解有機物的能力，證實了微波輻射的處理效果優(yōu)于傳統(tǒng)加熱。在傳統(tǒng)加熱過程中，當溫度達到過硫酸鹽(persulfate, PS)所需的活化能時，PS被迅速活化，產(chǎn)生大量的ROS。但是MW輻射能夠迅速賦予PS鍵斷裂所需的活化能；另一方面，微波輻射使分子高速旋轉，增加了有機物與活性氧的碰撞概率，從而降低了分子中的活化能和化學鍵的強度。

5 結論與展望

由于微波輻射的特殊加熱方式與非熱效應，使其能與催化劑、氧化劑以及一些不同的AOPs相結合，提高各種污染物的處理效率、縮短反應時間、降低活化能。本文介紹了微波吸收機理、微波催化劑的調控策略以及微波輔助催化在水相中的應用。碳質材料可以通過微波輻照在其表面形成“熱點”，在降解污染物的同時提高其再生性能，對于金屬類材料來說，可以通過摻雜不同的金屬，在不同金屬之間產(chǎn)生耦合作用，進一步提高氧化還原性能。除此之外，能夠通過模板法改變其孔結構和粒徑，提高微波與催化劑的耦合程度，增強微波吸收性能，暴露活性位點。金屬與礦物質的復合可以進一步提高材料的耐高溫性和耐酸堿性，有助于適應不同的水質條件，而與碳材料的復合提高了材料的比表面積，使活性位點分布均勻，提高了反應過程中的電子轉移效率。復合材料在擁有單個材料性能的同時，協(xié)同產(chǎn)生額外的優(yōu)異性能，提升了對污染物的降解性能。在微波誘導催化氧化過程中能夠產(chǎn)生更多的強氧化性自由基，進一步降低反應要求，同種氧化劑在不同的反應體系中適宜的pH不同，這與反應過程中起作用的物質有關，溫度在反應體系中也起到重要作用，有研究表明，當溫度過高時，自由基會作為抑制劑抑制降解并降低礦化率。關于微波誘導催化材料及其在有機廢水處理中的研究正在不斷深入，但也存在一些問題及挑戰(zhàn)需要重視：

1) 對于催化劑與微波之間的相互作用機理尚未得到深入研究，許多降解機制和途徑都僅僅依靠推測，沒有得到證實。因此需要引入先進技術，例如元素追蹤、理論計算與實驗和表征相結合等方法來深入研究催化機理。

2) 由于催化劑在提高處理效率、優(yōu)化設備和降低成本方面發(fā)揮著重要作用，應進一步開發(fā)具有高活性、抗毒性、熱穩(wěn)定性和機械強度的新型催化劑，例如金屬有機骨架材料(metal-organic framworks, MOFs)由金屬離子或金屬簇和有機配體組成，具有比表面積大、孔隙率高和熱穩(wěn)定性良好等優(yōu)點，可作為一種碳基前驅體，提供金屬和多孔碳源，目前已有研究證明MOF衍生碳材料可以作為一種高效電磁波吸收劑，對其在微波催化降解有機廢水領域的研究可以進一步深入。

3) 優(yōu)化氧化劑的使用，氧化劑能夠有效促進微波降解過程，但是過量的氧化劑剩余會對水質造成二次污染，因此應該精準調控氧化劑的用量，在反應過程中對不同階段氧化劑的剩余進行檢測，從而掌握最佳用量，提高對氧化劑的利用率，減少對水質的二次污染。

4) 有必要對降解過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物生物毒性進行測試，避免在反應過程中產(chǎn)生對水環(huán)境損害更大的物質，同時提升催化劑的長期穩(wěn)定性和可循環(huán)性，減少有毒金屬離子的浸出。

5) 應將微波強化污水處理的研究轉入中試規(guī)模，使研究條件更接近實際應用，優(yōu)化微波強化污水處理系統(tǒng)可以實現(xiàn)最大限度的能量利用率，促使微波誘導污水處理技術向商業(yè)化發(fā)展。

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Review on control strategy and pollutants degradation mechanism of water-phase microwave-induced catalysts

YU Jia-yu1, LI Huan-huan1, WANG Ruo-tong1, LIN Nai-peng1, XIN Yin-ping2, MIAO Zhen-yuan1, ZHANG Xiao-dong1, WANG Yin1

(1. School of Environment and Architecture, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093, China;2. Zhengzhou University Environmental Technology and Consulting Engineering Co. Ltd.,Zhengzhou 450002, China)

Microwave-induced degradation enables rapid heating at molecular level and creates 'hot spots' effects on the surface of microwave absorbers, which has been extensively studied in wastewater treatment. Review on microwave radiation-induced organic wastewater treatment methods can facilitate microwave radiation associated wastewater treatment technologies. Current research status on microwave-induced catalytic materials in organic wastewater treatment is summarized and mechanisms of different catalysts and their synergistic effects with microwaves are reviewed. The development direction and regulation strategy of microwave-induced catalytic oxidation reaction in recent years are discussed in detail. Finally, a summary of microwave-induced catalytic materials, possible challenges and future research directions for microwave applications in wastewater treatment are presented.

microwave; catalytic material; organic wastewater; degradation mechanism

X52

A

10.3969/j.issn.1003-9015.2022.00.011

1003-9015(2022)06-0775-10

https://kns.cnki.net/kcms/detail/33.1141.TQ.20221010.1439.002.html

2021-10-09；

2022-01-26。

2022-10-11 11:35:38

國家自然科學基金(12175132，42177269，21806107)。

于佳玉(1997-)，女，遼寧大石橋人，上海理工大學碩士生。

王吟，E-mail：625xiaogui@163.com

于佳玉, 李歡歡, 王若彤, 林乃棚, 辛銀平, 苗朕源, 張曉東, 王吟.水相微波誘導催化劑的調控策略及其污染物降解機理研究進展 [J]. 高校化學工程學報, 2022, 36(6): 775-784.

：YU Jia-yu, LI Huan-huan, WANG Ruo-tong, LIN Nai-peng, XIN Yin-ping, MIAO Zhen-yuan, ZHANG Xiao-dong, WANG Yin. Review on control strategy and pollutants degradation mechanism of water-phase microwave-induced catalysts [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2022, 36(6): 775-784.