Magnetic cobalt ferrite (CoFe2O4) was extensively investigated for the activation of peroxymonosulfate (PMS) to generate sulfate radicals. In this study, the CoFe2O4 nanoparticles were uniformly decorated on graphene oxide (GO) nanosheet. According to the large surface area and more surface oxygen species, the CoFe2O4-GO composite exhibited much better efficiency than CoFe2O4 for the generation of sulfate radicals. The degradation of antibiotic norfloxacin (NOR) by CoFe2O4-GO coupled with PMS was comprehensively investigated. Through radical quenching study and electron paramagnetic resonance (EPR) analysis, the active radical species were elucidated. The underlying mechanism was then discussed based on the detected radicals and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) observations. It was revealed that the NOR degradation by CoFe2O4-GO system was dominated by a nonradical process rather than a radical process. The surface oxygen species at defective sites of GO played a critical role in the degradation process. Finally, the developed CoFe2O4-GO composite showed a good potential for the remediation of NOR polluted natural river/lake water.

Uniform magnetite nanoparticles (MNP) were prepared through a facile hydrothermal routine and subjected to the heterogeneous activation of persulfate (PS) to degrade norfloxacin (NOR). The degradation efficiency reached 90% within 60 min (the concentration of NOR and PS was 15 μM and 1 mM, respectively; dose of MNP: 0.3 g L−1; pH: 4.0). However, it was greatly inhibited with the increase of pH, especially at basic condition (pH0 = 9.0). This was probably due to the precipitation of the ferrous ions leached from the surface of MNP. In addition, hydroxyl radical was found to dominate the degradation process at acidic condition while both sulfate and hydroxyl radicals contributed to the degradation at neutral condition. Except the leached form, the structural ferrous ion on the surface of MNP also participated in the activation process through the redox reactions, as illustrated by the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. Finally, four degradation pathways were tentatively proposed based on the identified intermediates and the transformation of piperazinyl ring seemed to be the primary one.

Developing low-cost and efficient metal-free carbon-based catalysts is of great importance but remains a challenge. In this work, rice straw derived biochar was prepared and doped with heteroatoms (N and S) for the catalytic degradation of metolachlor (MET) through activating peroxymonosulfate (PMS). Adsorption process played a critical role for the subsequent degradation process. Surface ketone C (-C = O) was the catalytic active sites for the PMS decomposition. Interestingly, N-doping positively whilst S-doping negatively influenced the MET degradation process. Through experimental investigation and theoretical calculations, N-doping was demonstrated to be beneficial for the interaction between biochar and PMS, thus accelerating the catalytic degradation process. The reactive oxidative species involved in the degradation process were explored by EPR analysis. The degradation pathways were elucidated based on the liquid chromatography time-of-flight mass (LC-TOF-MS) analysis of the degradation products. This study highlights the applications of biochar for the environmental catalysis.