锰基氧化物活化过硫酸盐降解水中有机污染物的研究进展

近年来,基于硫酸根自由基（SO₄·-）的新型高级氧化技术研发及其在水污染控制和土壤修复方面的应用备受关注.锰基氧化物因其结构性质多变、自然丰度高、环境友好等优势,被广泛应用于活化过氧一硫酸盐（PMS）和过氧二硫酸盐（PDS）处理难降解有机污染物.该文对可活化PMS/PDS的锰基氧化物的类型、结构特征、合成方法及影响反应活性的因素等进行了介绍,重点对不同锰基催化剂活化PMS/PDS的反应机理进行了讨论,并对未来的研究和发展进行了展望,旨在为拓展锰基矿物材料环境应用和阐明过硫酸盐活化机制提供重要参考.结果表明:活化产生的SO₄·-和羟基自由基（·OH）对污染物的降解起关键作用.SO₄·-具有较高的稳定性和氧化性,在降解过程中发挥主导作用.复合型锰基氧化物相较于单一锰基氧化物表现出更优的催化反应活性.PMS和PDS活化的反应机理存在显著差异:前者通过Mn（Ⅳ）与Mn（Ⅲ）之间的氧化还原循环,先生成SO₅·-再产生SO₄·-,而后者是通过氧化还原反应相继生成S₂O₈·-及SO₄·-.此外,MnO₂活化PDS还存在仅生成单态氧的非自由基反应机理.现阶段锰基氧化物活化PDS的相关研究仍比较匮乏,值得未来进一步深入研究.锰基材料活化PDS/PMS产生的活泼中间体Mn（Ⅲ）的鉴定及对污染物降解的贡献仍需更多直接的试验证据.      

UV/PMS体系硝基氯酚降解动力学及机理研究

采用紫外光(UV)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系可有效地氧化降解4-氯-2-硝基酚(4C2NP).考察了溶液pH值、底物初始浓度、PMS初始浓度和氯离子、硝酸根离子初始浓度对4C2NP降解效果的影响.在pH2~5时,体系中4C2NP的降解速率并未出现显著差异;随着pH值升高至近中性,其降解过程受到一定程度抑制.初始底物浓度和PMS浓度与体系中4C2NP的降解速率分别呈现负、正相关关系.外加氯离子对4C2NP降解呈现出双重作用,而硝酸盐离子对4C2NP降解抑制作用不显著.脱氯和脱硝过程是4C2NP主要的降解途径.被释放的氯离子会通过自由基反应进行再氯化过程,而脱落的硝基会很快被氧化生成稳定的硝酸盐,从而抑制了硝基的循环过程.最后,根据中间产物推断了4C2NP降解过程的反应机理.     

O3/H2O2法去除浮选药剂丁基黄药

采用O3/H2O2法去除水中丁基黄药,考察了H2O2/O3摩尔比、pH值、丁基黄药初始浓度、温度和自由基抑制剂对丁基黄药的去除效果的影响。结果表明,在相同O3投加量下,H2O2量越大,丁基黄药去除率越高。pH值为7～9,温度在293～303 K的范围内,O3/H2O2对丁基黄药都有很高的去除率。碳酸氢根和叔丁醇能在一定程度上降低丁基黄药的降解效率。研究还发现,在O3和H2O2投加量相同的条件下,H2O2多次投加对水中丁基黄药的处理效果明显优于一次性投加。GC/MS分析表明,O3/H2O2氧化丁基黄药氧化产物为羧酸类物质。     

Fenton氧化/高浓度泥浆法处理矿山废水

为了解决某大型铜矿废水COD不达标问题，采用Fenton氧化对原有高浓度泥浆（HDS）工艺进行改进。探讨了Fenton氧化矿山废水各指标的去除效果以及H₂O₂浓度对出水COD去除效果的影响，结果表明，Fenton氧化-电石乳中和絮凝沉淀工艺处理矿山废水是可行的，最优实验条件为：pH稳定在3.0～4.5，H₂O₂投加量0.5 mL/L，电石乳投加量8.5 g/L，PAM投加量1.5 mg/L；系统对废水COD的去除机理是加入的H₂O₂和矿山酸性废水中的Fe²⁺离子在低pH下形成Fenton试剂；系统对TFe、Zn²⁺、Cu2+ 的去除效果比Mn²⁺的去除效果更稳定。     

热活化过硫酸盐氧化降解水体中泛影酸钠的研究

利用热活化过硫酸盐氧化降解水体中的泛影酸钠,主要研究了体系反应温度、氧化剂浓度、溶液初始pH、底物浓度及自然水体组分对降解效果的影响.结果表明,热活化过硫酸盐降解泛影酸钠符合准一级反应动力学模型及遵循阿伦尼乌斯模型,计算得到反应活化能为105.57 kJ·mol~(-1).增加过硫酸盐初始浓度或提高反应温度及降低泛影酸钠初始浓度可以增大泛影酸钠的降解速率常数k(k=0.0062×[K_2S_2O_8]_0,R~2=0.98,[K_2S_2O_8]_0=2～8 mmol·L~(-1);lnk=-12698×1/T+34.91,R~2=0.98,T=325～345 K;k=-1.54×[泛影酸钠]_0+0.064,R~2=0.98).泛影酸钠的降解速率常数k受溶液初始pH影响较小.溶液中Cl~-、HCO~-_3和HA的存在均会抑制泛影酸钠的降解.较低的TOC去除率和产物的检测表明,泛影酸钠降解过程中仅发生苯环侧链的破坏.泛影酸钠的降解途径主要有酰胺键断裂、氨基氧化和脱羧基羟基化.     

O3/H2O2法去除浮选药剂丁基黄药

采用O3/H2O2法去除水中丁基黄药,考察了H2O2/O3摩尔比、pH值、丁基黄药初始浓度、温度和自由基抑制剂对丁基黄药的去除效果的影响。结果表明,在相同O3投加量下,H2O2量越大,丁基黄药去除率越高。pH值为7～9,温度在293～303 K的范围内,O3/H2O2对丁基黄药都有很高的去除率。碳酸氢根和叔丁醇能在一定程度上降低丁基黄药的降解效率。研究还发现,在O3和H2O2投加量相同的条件下,H2O2多次投加对水中丁基黄药的处理效果明显优于一次性投加。GC/MS分析表明,O3/H2O2氧化丁基黄药氧化产物为羧酸类物质。