过硫酸盐高级氧化体系中活性物质生成的环境响应机制及污染物降解途径调控方法

发布时间：2021-11-10 20:11

　　过硫酸盐高级氧化技术已被广泛用于环境污染控制。该技术主要通过活化过硫酸盐产生硫酸根自由基（SO4·-）、羟基自由基（OH·）以及强氧化性非自由基等活性物质,进而实现污染物的高效降解。然而,活化过硫酸盐的催化剂普遍存在成本高、性能差或难循环利用等问题。与此同时,过硫酸盐活化过程及产生的活性物质种类会受到溶液pH、共存离子及天然有机物（NOM）等环境条件的影响,但具体的影响机制尚不清楚。与自由基途径相比,非自由基污染物降解途径由于对目标污染物具有更高选择性以及更好的环境适应性而日益受到重视。因此,深入研究活性物质的产生及对环境条件的响应机制,将有助于进一步推动硫酸盐高级氧化体系的实际应用。在本论文研究中,我们探索了环境条件对过硫酸盐活化和污染物降解过程尤其是对各种活性物质产生途径的影响机制,并研发了调控非自由基主导的污染物降解反应途径的分子催化剂。主要研究内容和结论如下:（1）非均相金属催化剂常被用于过一硫酸盐（PMS）活化,但普遍存在金属离子浸出、低价金属再生困难等问题。我们以金属有机骨架化合物（MOFs）为前驱体制备了一种具有高活性和稳定性的CoMn2O4催化剂,并揭示了该催化剂中Co... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２过渡金属非均相催化剂活化ＰＭＳ原理图??

面被氧化、杂原子丢失??和活性中心重建，从而造成活性下降［８３］。虽然催化剂的活性可以通过??高温处理部分得到恢复，但较高的能耗限制了其实际应用。??１．３过硫酸盐体系中的非硫酸根自由基污染物降解途径??过硫酸盐高级氧化体系中存在多条污染物降解途径，大致可分为：ｓｏｒ途径，??其他自由基途径（卤素自由基途径、超氧自由基（〇厂）和ＯＨ？途径等）以及非??自由基途径（包括单线态氧ＵＣｈ）、介导非均相催化剂的电子转移、直接氧化（即??过硫酸盐和污染物本身直接作用）和活性高价金属物质等）（图１．３）。其中，非??自由基途径因其对目标污染物的高选择性（对天然水和污水中的阴离子和ＮＯＭ??抗干扰能力强）而受到越来越多的关注［８４］。??，硫酸根自由基途径?｜■卤素自由基途径??过硫酸盐髙级氧化体?「其他自由基途径－超氧自由基途径??系中污染物降解途径??－羟基自由基途径??＇■非硫酸根自由基途径－??ｆ单线态氧途径??介导非均相催化剂的电子转移途径??１？非自由基途径－??直接氧化途径??？活性高价金属途径??图１．３过硫酸盐高级氧化体系中污染物降解途径??１．３．１卤素自由基途径??Ｓ０４一由于具有强氧化性，很容易与卤素阴离子生成ＲＨＳ，进而存在??生成卤化ＤＢＰｓ的风险。值得注意的是，除此途径外，卤化阴离子也可??与？１＾直接反应（方程１．１７－１．１８）［２９，３５，８５，８６］。例如，酚类污染物可以??在ＰＭＳ／ｒ体系中被选择性降解，而在这一过程生成的活性碘（ｒ）被认??７??

?第１章文献综述???为在污染物降解中起着关键性作用。类似的，Ｃｒ和Ｂｒ＿也可以活化ＰＭＳ??生成活性氯和活性溴，从而促进污染物的降解（图１．４）。??ＨＳＯ＇?＋?Ｘ＇?－＞ＨＣ１０?＋?Ｓ０ｆ?（１．１７）??ＨＳ０＇＋２Ｘ＋Ｈ＋－＞Ｃｌ２＋ＳＯ；＇?＋Ｈ，０?（１．１８）??然而，学术界对于ｒ是否在污染物的降解中发挥关键作用仍存在争??议。最新研宄认为，在ＰＭＳ／ｒ体系中，苯酚和双酚ａ的降解应由次碘??酸（ＨＯＩ）而不是ｒ造成的（图１．５）?［８５］。同时，苯酚和双酚Ａ的降解产??物以其碘化芳香族产物为主，这种具有更高毒性的卤化ＤＢＰｓ的生成值??得重点关注。??Ｂｒ￣?＾?＿??Ｉ???Ｂｒ２￣?｜??Ｔ?—?ｙ??Ｐｅｒｏｘｙｍｏｎｏｓｕ丨ｆａｔｅ?ｐｈｅｎｏｌｉｃ?ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ??＾＾Ｃｌ２＿?－Ｊ??Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ??图１．４卤素离子活化ＰＭＳ降解酚类污染物机理图??８??


本文编号：3487875