环境前沿技术北京实验室余刚教授团队在高能球磨机械化学法制备硫化零价铁（S-ZVIbm）活化过硫酸盐处理水中难降解有毒有机物方面取得阶段性进展，通过调控硫粉占比和高能球磨参数快速制备了活性强、活性容量高、pH适用范围广的S-ZVIbm。

        由于其绿色廉价高效的性能，零价铁（ZVI）一直受到研究学者的广泛关注，但粒径和表面钝化限制了其实际应用。改性后的S-ZVI在还原修复和催化氧化等诸多领域得到广泛应用，但传统制备方法存在流程繁杂、耗时较长、液态原料不稳定等缺点。本研究基于固态原料利用机械化学法制备的S-ZVIbm，具有易于规模化制备、无溶剂、耗时短、操作简单等优点。

        本研究发现硫化显著提高了活化降解的速率和降解容量，此外，S-ZVIbm活化PDS可在pH=2.0-10.0的范围内维持稳定的降解效率，该结果优于已报道的硫铁矿物和S-ZVI相关研究，在碱性农药废水处理中具有明显优势。催化剂组分解析结果表明球磨转速300 rev/min，球磨时间5 h所制备的S-ZVIbm具有最高占比的Fe0/Fe-S、Fe2+-O等活性较高的组分，因此具有最高的反应活性。

图1. 初始pH对S-ZVIbm活化PDS降解阿特拉津的影响

图2. 球磨和硫化（a）、硫粉占比（b）、球磨转速（c）和球磨时间（d）对催化剂活化过硫酸盐降解阿特拉津的影响

        本研究通过反应前后催化剂的表征分析证实了S2-是起主要作用的硫组分，硫化显著抑制了表面钝化且活性成分Fe0含量高于未硫化催化剂一倍。硫化促进活化降解的机理主要为表面钝化的缓解、较高的电子转移效率以及较强的Fe2+再生能力。

图3. 硫化促进机理和活化机理示意图

        在本研究的基础上，团队已研制了撬装式机械化学药剂制备设施，便于现场部署、现产现用地规模制备硫化零价铁系列催化材料的需求（单元制备能力：50 kg/d），材料活性与实验室小试结果相近。

        该成果已以“Mechanochemically synthesized S-ZVIbm composites for the activation of persulfate in the pH-independent degradation of atrazine: Effects of sulfur dose and ball-milling conditions”为题，于2021年11月在国际期刊《Chemical Engineering Journal》在线发表。