半胱氨酸强化针铁矿类芬顿反应降解2,4-二氯苯酚及影响因素

2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP)是一种高毒性有机污染物,可对生态环境和人类健康构成严重威胁,因此,DCP降解是水环境研究关注的重点。以针铁矿为原料,在有氧避光条件下,研究了半胱氨酸强化针铁矿类芬顿反应降解DCP的反应机制,以及体系中半胱氨酸浓度、过氧化氢浓度、不同p H值和有机配体等因素对半胱氨酸强化针铁矿类芬顿反应降解2,4-二氯苯酚的影响。结果表明,半胱氨酸的加入通过促进Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),强化针铁矿类芬顿反应降解DCP。在半胱氨酸(1 mmol·L~(-1))存在时,针铁矿/过氧化氢体系对DCP的降解率提高了1.9倍,但随着半胱氨酸浓度的增加到5 mmol·L~(-1),过量半胱氨酸与体系中过氧化氢发生反应,导致DCP降解率随着半胱氨酸浓度增加而先升高后下降,其中羟基自由基是氧化降解DCP的主要活性物种。过氧化氢浓度的增加(1—10 mmol·L~(-1))能够促进类芬顿反应,提高DCP降解率,但过量的过氧化氢会消耗体系中的半胱氨酸,使DCP降解率下降。在不同p H(3、4、5、7)条件下,DCP降解率随p H值升高而下降,在p H=3时DCP降解率最大,为80.3%。另外考察了水体中不同有机配体对DCP降解的影响,结果表明腐殖酸和草酸对DCP的降解均起到了促进作用,而柠檬酸则表现出对DCP降解的抑制作用。该研究结果对实现水体高效降解DCP污染具有重要的理论指导意义。