Peroxymonosulfate (PMS)-based advanced oxidation processes (PMS-AOPs) as an efficient strategy for organic degradation are highly dependent on catalyst design and structured active sites. However, the identification of the active sites and their relationship with reaction mechanisms for organic degradation are not fully understood for a composite catalyst due to the complex structure. Herein, we developed a family of Co encapsulated in N-doped carbons (Co-PCN) with tailored types and contents of active sites via manipulated pyrolysis for PMS activation and ciprofloxacin (CIP) degradation, focusing on the correlation of active sites to generated reactive species and degradation routes of organics. The structure-function relationships between the different active sites in Co-PCN catalysts and reactive oxygen species (ROS), as well as bond breaking position of CIP, were revealed through regression analysis and density functional theory calculation. Co-Nx, O-C═O, C═O, graphitic N, and defects in Co-PCN stimulate the generation of 1O2 for oxidizing the C-C bond in the piperazine ring of CIP into C═O. The substitution of F by OH and hydroxylation of the piperazine ring might be induced by SO4•- and •OH, whose formation was affected by C-O, Co(0), Co-Nx, graphitic N, and defects. The findings provided new insights into reaction mechanisms in PMS-AOP systems and rational design of catalysts for ROS-oriented degradation of pollutants.

In this work, cattle manure and corn cob were investigated by co-hydrothermal liquefaction and the synergetic effect were analyzed. The co-hydrothermal liquefaction of cattle manure and corn cob could improve the yields of biocrude and water soluble organic matter (WSOM), but inhibit the formation of solid products. When the cattle manure content was 40 %, synergistic coefficients reached the maximum of 4.7 % for biocrude at 360 °C and 49.6 % for WSOM at 340 °C, respectively. The biocrude from co-liquefaction had lower oxygen and nitrogen contents and higher HHVs than expected. It was because the co-liquefaction could enhance the generation of phenols in biocrude and promote the migration of N into WSOM by forming 3-pyridinol, which were beneficial to increase the quality of biocrude. According to PCA analysis, most cyclopentenones showed strong correlation with N-heterocycles. In addition, with the gradual decrease of the number of substituents on the benzene ring, the correlation between aromatic compounds and protein products gradually increased, suggesting that protein content helps to promote further decomposition reactions of lignin products in co-hydrothermal liquefaction. Base on the pathway changes of cattle manure and corn cob in co-hydrothermal liquefaction, a predicted synergistic reaction network was proposed.

Oily sludge (OS) is a kind of hazardous waste generated from the petrochemical industry. Currently, pyrolysis has been widely applied for OS disposal, while low-oil content (<5 wt%) OS still lacks novel technology to achieve efficient resource utilization and harmful substances immobilization. In this study, a kind of OS-based geopolymer was developed by OS and ground granulated blast furnace slag (GGBS). The results showed that in geopolymer with 30 wt% OS, the content of total petroleum hydrocarbons (TPHs) decreased by 82%, Zn achieved 100% stabilization, and the 28 d compressive strength could still reach 32.8 MPa. The appropriate oil content filled the pores and cracks in geopolymer matrix. The constructed model compounds further elucidated the hydration mechanisms of OS-geopolymer. The nucleation effect of crude oil and micro-aggregate effect of minerals jointly improved the polymerization degree of C-(A)-S-H gels. OS promoted the transformation of [SiO

Thermal treatment has significant advantages in resource recovery for oily sludge (OS). However, the instability of heavy metals (HMs) within the residue poses a considerable risk of secondary pollution. This study explored the migration and transformation of HMs from OS under varying conditions (i.e., temperature, constant-temperature duration time, and different ratios of O2 and CO2). The elevation of the pyrolysis temperature augmented the decomposition of organic matter and total petroleum hydrocarbons (TPHs). However, the increased temperature also diminished the stabilization of HMs, and facilitating the HM’s transfer to oil and gas, particularly for HMs (i.e., As and Pb) with low boiling points. The constant-temperature duration time exhibited a weak impact on HM transformation, but the internal heating mechanism of microwave pyrolysis promoted the stabilization of HMs through vitrification. The existing O2 with oxidizing properties facilitated the oxidation of organic matter and TPHs to CO2 and H2O, which also promoted the transformation of HMs into oxidized states for stabilization. Comparatively, CO2 promoted the thermal cracking and disrupted the stability of HMs to a certain extent. Above all, this work revealed the migration and transformation of HMs in OS varied with the thermochemical methods and possessed an important significance for the immobilization and stabilization of HMs.

Pyrolysis is a potential approach for volume reduction and utilization of organic components in waste photovoltaic panels. During a usage period of 20-25 years, the physical and chemical properties of photovoltaic panels might undergo ageing and deterioration, thereby affecting their thermal decomposition characteristics. The characteristics of samples before and after ageing were studied using Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, elemental analyzer, and thermogravimetry-Fourier transform infrared spectroscopy-mass spectrometry. There were certain differences in the weight loss temperature, time, residual mass, and activation energy of the samples in the pyrolysis reaction. After ageing, the production of acetic acid and methane in ethylene vinyl acetate pyrolysis products increased, while the production of CO2 decreased. After ageing, Tedlar-Polyethylene Terephalate-Tedlar mainly produced water, carbon dioxide, and fluorocarbon compounds, and the percentage of harmful fluorocarbon compounds in the human body increased. Cyclosiloxane, CO2, and hydrocarbons containing C-H bond were detected in each weight-loss stage of aged silica gel. As the heating rate changed, the amount of pyrolysis products also changed. Controlling the sample's heating rate would help to lessen the quantity of hazardous pollutants that were produced. The influence of ageing on the weight loss of mixed samples was discussed. This study seeks to give a fundamental understanding of the physicochemical properties, pyrolysis behaviour, and volatiles of samples before and after ageing, thus providing helpful insights for the final disposal or recovery of waste photovoltaic panels through pyrolysis.