【摘 要】
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近年来,药物及个人护理品(PPCPs)的水环境安全及其高效处理技术逐渐引起了研究者们的注意。基于硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术具有较强的氧化能力和较广泛的pH适用范围等优势,目前已被广泛用于处理难降解有机污染物,其研究热点主要集中在高效非均相催化剂的制备及其相关催化机理上。因此,本文通过水热法分别制备了Mn0.5Fe2.5O4和Mn0.5Fe2.5O4-CNTs两种非均相催化剂,并评估了
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近年来,药物及个人护理品(PPCPs)的水环境安全及其高效处理技术逐渐引起了研究者们的注意。基于硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术具有较强的氧化能力和较广泛的pH适用范围等优势,目前已被广泛用于处理难降解有机污染物,其研究热点主要集中在高效非均相催化剂的制备及其相关催化机理上。因此,本文通过水热法分别制备了Mn0.5Fe2.5O4和Mn0.5Fe2.5O4-CNTs两种非均相催化剂,并评估了它们活化过一硫酸盐(PMS)催化降解典型药物类污染物磺胺甲恶唑(SMX)的效果。研究结果表明,碳纳米管显著提高了非均相金属催化材料活化PMS的性能,相比Mn0.5Fe2.5O4,Mn0.5Fe2.5O4-CNTs催化剂呈现了更强的降解SMX的能力。XRD及FTIR表征结果表明反应前后Mn0.5Fe2.5O4-CNTs材料结构稳定,且几乎没有铁离子或锰离子的溶出。通过Mn0.5Fe2.5O4-CNTs/PMS体系的单因素影响实验结果表明,pH对体系并无明显影响,得到的最佳反应条件为:pH=7.0,[PMS]=1.0mM,catalyst=0.8g/L。此时,反应30min后,SMX可被完全降解。进一步通过猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)考察了上述两种体系中生成的自由基种类。结果显示,在Mn0.5Fe2.5O4/PMS体系中,主要的自由基为1O2、SO4·-、HO·和极少量O2·-,其中O2·-主要用于材料中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的循环。而在Mn0.5Fe2.5O4-CNTs/PMS体系中,主要的自由基为1O2和O2·-,仅有少量的HO·和SO4·-。CNTs主要起电子传递的作用。还考察了不同无机阴离子(Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-/CO32-、H2PO4-/HPO42-)对两种体系降解SMX的干扰情况。结果发现,对于Mn0.5Fe2.5O4/PMS体系,除Cl-对SMX的降解有一定促进以外,其它无机阴离子均呈现抑制作用;而对Mn0.5Fe2.5O4-CNTs/PMS体系,Cl-和NO3-均未对体系中SMX的降解产生明显影响,但SO42-、HCO3-/CO32-和H2PO4-/HPO42-则对SMX降解具有一定抑制作用。应用Mn0.5Fe2.5O4-CNTs/PMS体系处理实际反渗透浓水时发现,浓水中的SMX依然可被有效降解,而浓水中的其他有机物如色氨酸和酪氨酸类物质也随之同步降解。且催化剂与PMS投加量越高,降解效果越好。
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