卡马西平（Carbamazepine,CBZ）作为难降解有机药物，已频繁且相对高浓度的出现在各水生环境中，会对人类及生态环境造成潜在威胁，是微污染物指示剂的典型药物。常规水处理工艺无法有效去除CBZ，而深度处理技术也由于工艺复杂、运行成本高等缺点导致无法大规模应用。本课题以MnO2降解CBZ为基础，研究Mn(Ⅲ)在δ-MnO2氧化CBZ中的作用，并讨论了化学结构对MnO2氧化CBZ的影响。主要研究结果如下：
　　通过无定型δ-MnO2在去除Mn(Ⅲ)前后对CBZ的降解作用研究，初步验证了Mn(Ⅲ)在无定型δ-MnO2氧化CBZ中未起主导作用。①焦磷酸盐（PP）络合出无定型δ-MnO2原含有的“固态”Mn(Ⅲ)后，得到无定型free-Mn(Ⅲ)δ-MnO2。在pH=1.8~3.0时，无定型free-Mn(Ⅲ)δ-MnO2氧化CBZ的反应效果均优于无定型δ-MnO2。并通过一系列物理表征，论证了无定型Mn(Ⅲ)-freeδ-MnO2对CBZ具有更好的氧化效果可能源于其具有较少的“固态”Mn(Ⅲ)；②MnO2与CBZ的反应过程中会新生成“溶解态”Mn(Ⅲ)，通过向无定型δ-MnO2和无定型Mn(Ⅲ)-freeδ-MnO2中添加不同浓度的PP以限制“溶解态”Mn(Ⅲ)的反应性，PP的加入显著降低了两种无定型δ-MnO2氧化CBZ的动力学速率，但经后续实验推测这是由于PP或者Mn(Ⅲ)-PP配合物占据了MnO2活性位点。
　　制备出不同来源的Mn(Ⅲ)作用于CBZ，直接证明Mn(Ⅲ)不能有效氧化CBZ。①由50mg/L Mn(OAC)3·2H2O产生的Mn(Ⅲ)对1mg/LCBZ无去除作用，但可在20min内完全降解1mg/L DCF和BPA；②盐酸水溶液可溶出无定型δ-MnO2中原含有的“固态”Mn(Ⅲ)，分离得到的约10μmol/L“固态”Mn(Ⅲ)可降解5~6%的1mg/L DCF和BPA，对1mg/LCBZ无降解作用；③不同种类、浓度的有机药物与两种无定型δ-MnO2反应将产生“溶解态”Mn(Ⅲ)，分离得到的13.9~32.2μmol/L“溶解态”Mn(Ⅲ)可显著降解14.4~25.3%的1mg/L DCF和BPA，但对1mg/L CBZ基本无去除作用。由此证实了“固态”Mn(Ⅲ)和新生成的“溶解态”Mn(Ⅲ)在无定型δ-MnO2氧化CBZ的过程中均未起主要作用。
　　不同晶体结构MnO2氧化CBZ有显著差异，MnO2降解CBZ将以表面反应为主。不同晶型MnO2对CBZ的氧化反应性依次为：δ-MnO2＞＞α-MnO2≈γ-MnO2＞β-MnO2，δ-MnO2的动力学速率比α-MnO2高17倍。密度泛函理论计算表明，δ-MnO2(110)晶面具有较低的吸附能和解吸能，有利于促进CBZ氧化，可认为δ-MnO2(001)面是氧化CBZ的最优表面。
　　综上所述，Mn(Ⅲ)在δ-MnO2氧化CBZ的过程中未起关键作用，晶体结构会显著影响有机污染物的氧化，表面反应是MnO2氧化CBZ的重要环节。