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锰氧化物是自然环境中活性极强的矿物,在有机物的非生物转化过程中发挥着重要作用。尽管锰氧化物与有机物的氧化还原反应目前已被广泛研究,但溶解氧在此过程中的作用经常被忽略。在锰氧化物氧化有机物过程中,溶解氧对其形态转化及反应活性的影响目前尚不清楚。本课题以苯酚为模型有机污染物,研究溶解氧对其被典型锰氧化物δ-MnO2氧化的影响。首先研究了δ-MnO2氧化苯酚的反应动力学。结果表明,反应在初期符合拟一级动力学(<1 h),但随着反应的进行,速率变慢,反应偏离拟一级动力学。苯酚的氧化速率随着pH的升高而下降,并且在pH 5.58.5范围内,溶解氧的存在对苯酚的氧化均表现出抑制作用。通过对反应初期实验数据的拟合,得到在有氧和无氧条件下,苯酚初始浓度(26.679.8μM)的反应级数分别为1.47和1.33,δ-MnO2投加量(472.71890.9μM)的反应级数分别为1.37和1.32,pH(5.58.5)的反应级数分别为0.18和0.27,初始速率常数分别为(4.64±0.23)×10-6μM-2.02h-1和(1.53±0.18)×10-5μM-1.921.92 h-1。通过对反应全过程的实验数据(苯酚初始浓度53.2μM,δ-MnO2投加量945.5μM)作阻滞速率模型拟合,得出在pH 7.0和8.5条件下,溶解氧造成更大程度的阻滞效应;而在pH 5.5条件下,反应在无氧情况下偏离拟一级动力学的程度比有氧情况下更大,这可能是由于pH 5.5,无氧条件下苯酚的氧化过快,导致表面活性位点的消耗快,从而偏离拟一级动力学的程度比较大。为了探究溶解氧抑制δ-MnO2氧化活性的机理,本研究使用XPS,XRD,SEM,FTIR对δ-MnO2的价态、晶型、表面形貌与表面官能团的变化进行了表征。结果表明,在有氧及中碱性条件下,反应后δ-MnO2表面Mn(III)的累积更明显,δ-MnO2的结构发生更显著的变化,有向六方水锰矿,水锰矿,黑锰矿转变的趋势,并且颗粒团聚程度更高,比表面积更小。此外,氧化产物分析结果显示,本实验条件下,苯酚的氧化产物主要为对苯醌,邻苯醌,对苯二酚和4,4’-联苯酚,有氧和无氧条件下,产物的分布并无明显差别。结合锰氧化物的价态变化和苯酚氧化产物,我们推算出反应过程中的电子传递,得出溶解氧促进了反应生成的Mn(II)在锰氧化物表面氧化为Mn(III),进而导致了δ-MnO2的结构改变,颗粒团聚和表面钝化,使得苯酚在有氧条件下氧化更慢。本研究揭示了溶解氧对锰氧化物氧化有机物过程中反应活性的影响,对于深入理解有机污染物在锰含量丰富的土壤和水环境中的转化过程具有重要意义,也为锰氧化物在有机污染治理中的应用提供理论指导。