گانگ زغال سنگ، یکی از بزرگترین جریانهای زباله جامد تولید شده توسط معدن زغال سنگ، معمولاً به عنوان یک ضایعه زیستمحیطی تلقی میشود. یک بررسی جدید نشان میدهد که این زباله غنی از مواد معدنی میتواند نقش بسیار فعالتری در تصفیه فاضلاب ایفا کند. گانگ زغال سنگ در طول استخراج و فرآوری زغال سنگ تولید میشود و اغلب در تودههای بزرگ در فضای باز ذخیره میشود. این تودهها زمین را اشغال میکنند و ممکن است به فرسایش خاک، آلودگی هوا و انتشار مواد اسیدی، نمکها و فلزات به آبهای اطراف کمک کنند. در عین حال، گانگ زغال سنگ حاوی سیلیس، آلومینا، مواد معدنی حاوی آهن و فلزات کمیاب است که میتوانند خواص کاتالیزوری مفیدی را فراهم کنند.
محققان بررسی کردهاند که چگونه میتوان گانگ زغال سنگ را بازسازی کرد و از آن برای فعال کردن پراکسی مونوسولفات یا PMS، یک اکسیدان قوی که قادر به تجزیه آلایندههای آلی دشوار است، استفاده کرد. تجزیه و تحلیل آنها نشان میدهد که گانگ زغال سنگ که به درستی تصفیه شده است، صرفاً سطحی نیست که فلزات کاتالیزوری روی آن قرار میگیرند. این گانگ میتواند بخشی از رابط واکنشی باشد که باعث تخریب آلایندهها میشود.
این بررسی توضیح میدهد که چگونه عملیات حرارتی، مکانیکی و شیمیایی میتواند این ماده را تغییر دهد. گرمایش میتواند کریستالهای معدنی پایدار را مختل کرده و فازهای واکنشپذیرتر و بینظمتری تولید کند. آسیاب کردن میتواند اندازه ذرات را کاهش دهد، سطوح تازه را نمایان کند و نقصهای ساختاری ایجاد کند. عملیات اسیدی یا قلیایی میتواند منافذ، بارهای سطحی و پیوند شیمیایی را تغییر دهد. ترکیب دقیق این رویکردها میتواند سطحی ایجاد کند که به طور مؤثرتری با PMS تعامل داشته باشد. پس از فعال شدن، PMS میتواند چندین گونه بسیار واکنشپذیر، از جمله رادیکالهای سولفات، رادیکالهای هیدروکسیل و اکسیژن منفرد تولید کند. همچنین میتواند از انتقال مستقیم الکترون در سطح کاتالیزور پشتیبانی کند. مسیر تخریب غالب به ساختار کاتالیزور، خواص شیمیایی آلاینده و ترکیب آب بستگی دارد.
از جمله نتایج اصلی این بررسی این است که توسعه کاتالیزور در آینده باید به حداکثر رساندن پتانسیل اکسیداتیو ذاتی گانگ زغال سنگ، به ویژه توانایی آن در ترویج تشکیل رادیکال هیدروکسیل، قبل از افزودن فلزات خارجی یا سایر فازهای فعال، اولویتبندی کند. سپس این اجزای اضافی باید طوری انتخاب شوند که با شیمی سطح گانگ، نقصها و ساختار الکترونیکی آن مطابقت داشته باشند. با این حال، نویسندگان هشدار میدهند که حذف بالای آلاینده در آب آزمایشگاهی برای نشان دادن ارزش عملی کافی نیست. مطالعات آینده باید سرعت واکنش را در شرایط استاندارد مقایسه کنند و سهم گانگ زغال سنگ خام، گانگ زغال سنگ بازسازی شده و اجزای کاتالیزوری اضافه شده را مشخص کنند.
آزمایش همچنین باید شامل فاضلاب صنعتی واقعی، استفاده مکرر از کاتالیزور، شستشوی فلز، سمیت محصول تخریب، مصرف انرژی و هزینههای تصفیه باشد. باطله زغال سنگ تنها زمانی میتواند به عنوان یک منبع کاتالیزوری پایدار در نظر گرفته شود که عملکرد، دوام، ایمنی زیستمحیطی و امکانسنجی اقتصادی با هم نشان داده شوند. این بررسی نقشه راهی برای انتقال تصفیه PMS مبتنی بر باطله زغال سنگ از استفاده مجدد از زباله به سمت طراحی کاتالیزور مبتنی بر شواهد ارائه میدهد و یک استراتژی ممکن برای مقابله با تجمع زبالههای جامد و آلودگی مداوم آب به طور همزمان ارائه میدهد.
