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Fenton氧化技术,相较于高级氧化技术AOPs中的其他技术,其具有试剂廉价易得、反应速率快、降解效率高、操作简单等优势而受到水处理学者们的青睐。可是受限于铁离子的溶解度,Fenton反应的适宜pH相对较窄(pH=2.8-3.2),而且在Fenton反应中Fe3+还原为Fe2+这步反应速率很慢,这些因素很大程度上制约了Fenton氧化技术的实际工业化。近些年来,学者们发现向Fenton体系中加入氢醌类物质能够有效地提高铁循环效率,进而促进更多的H2O2分解生成羟基自由基HO·,提高了体系的氧化效率。但是由于这些氢醌类物质大都含有芳香结构,导致其在反应过程中很容易被HO·氧化失去其助催化的能力。本论文中,作者发现自然界中存在着这样一类物质:半胱氨酸与胱氨酸,这两种物质在一定条件下可以相互转化,而且其中的半胱氨酸结构中含有还原性巯基-SH,有潜在的Fenton反应助催化能力。 本论文首次将半胱氨酸引入Fenton体系,提出新的Fe3+/Cys/H2O2体系,通过紫外-可见光分光光度计检测发现其在降解RhB时表观速率常数是普通Fenton体系的近75倍,同时将该体系与氢醌类物质水杨酸加速的Fe3+/SA/H2O2体系分别在降解效果、是否受周围气体氛围影响、循环降解能力、H2O2利用率和总有机碳TOC变化情况五个方面进行了对比实验,发现加入半胱氨酸的Fe3+/Cys/H2O2体系效果明显更优。 通过电喷雾质谱、高效液相色谱-质谱联用、电子顺磁共振等技术手段对Fe3+/Cys/H2O2体系的助催化剂里进行了探究,发现将半胱氨酸加入Fenton体系会将体系中的Fe3+还原为Fe2+,提高了反应的铁循环效率从而使得更多的H2O2分解为HO·,最终增强体系氧化有机污染物的能力,和氢醌类Fenton反应促进剂类似,在这个过程中存在着两个循环:三价铁与二价铁的循环以及半胱氨酸和胱氨酸的循环。还进行了巯基类化合物的拓展研究,发现这些含有巯基的化合物都能通过促进Fenton反应中的铁循环来提高整体的氧化效率,而且将这类物质引入Fenton体系可以明显拓宽体系的有效pH使用范围(在pH=6时依然有很好的氧化活性),同时由于这些物质都是短链的脂肪族结构,其在Fenton反应中有良好的稳定性,相较于氢醌类物质加速的Fenton体系,这些巯基类化合物促进的Fenton体系有更好水处理的应用前景。