论文部分内容阅读
近年来,地下水中有机物污染问题日益严重。有效降解地下水中有机污染物受到越来越多的关注,并成为环境地球化学的热点研究问题。对污染物进行合理的处理,使其变成对环境无害的物质具有重要的现实意义。当前基于硫酸根自由基的高级氧化技术因其适用较宽pH范围等特点具有明显优势。本文为解决地下水中的污染问题,以地下水中三氯乙烯和抗生素作为目标污染物,使用逐渐发展起来的基于硫酸根自由基的高级氧化技术,通过改性铁基催化剂对过一硫酸盐(PMS)进行活化降解三氯乙烯(TCE)与抗生素,分析活化过程,探讨降解机理和降解路径,为在实际应用中选择最佳方法提供理论依据。通过构筑膨润土负载纳米铁镍双金属(BNF)/PMS体系,实现了在弱碱性条件下对TCE的快速完全降解。BNF表现出了远高于普通纳米铁和单一改性纳米铁的催化效率。硫酸根自由基在BNF/PMS降解TCE的反应中起主要作用,整个过程中自由基是动态变化的。用更加绿色友好的疏松多孔生物炭对纳米铁进行改性(Fe/C),抑制了纳米铁的团聚,极大的提高了材料的活化效率,Fe/C/PMS体系能够高效完全降解TCE。但与BNF/PMS不同的是,反应中主要起作用的是单线态氧,这是由于生物炭表面含氧官能团也可以活化PMS的结果。对于磺胺吡啶(SPY)的降解,三种体系(PMS,BNF/PMS,Fe/C/PMS)下均可以高效降解。PMS可通过自身氧化实现对SPY的降解,但用量较大;与利用BNF或Fe/C活化PMS后,PMS的投加量可降低为自身用量的十分之一,其中Fe/C活化PMS降解SPY效果更好。三种体系下有不同种自由基产生,但未使得其降解路径产生不同。对于(土霉素)OTC的降解,三种体系(PMS,BNF/PMS,Fe/C/PMS)下同样均可以实现高效降解。PMS可单独使用降解OTC;利用BNF或Fe/C活化PMS后,可降低PMS用量,其中BNF/PMS对OTC降解更为高效。机理方面,PMS自身氧化作用易使OTC发生羟基化过程;BNF/PMS中的硫酸根自由基易使OTC发生醌化作用;Fe/C/PMS产生的单线态氧易使OTC发生脱羰作用。三者最终都可将OTC降解为小分子无毒物质。