新型铁基材料MnFe_xO_y活化过硫酸盐去除水中典型PPCPs的研究

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药物与个人护肤品(PPCPs)是环境中一类新兴有机污染物,因其具有持久性、抗生物降解性和潜在的生态风险而备受国内外生态环境学者的广泛关注。对羟基苯甲酸丁酯(BuP)作为一种典型PPCPs,因其能在人体富集并抑制雄性激素表达和具有潜在的健康风险而受到研究学者的持续关注;因此,有必要研究去除水环境中的BuP。作为一种新型的高级氧化技术,非均相活化过硫酸盐(PS)去除水环境中新兴污染物是近年来的一个研究热点。针对目前有关如何调控磁性铁基材料高效活化过硫酸盐去除水中PPCPs方面存在的不足,本研究构建了一系列磁性铁锰氧化物(MnFexOy);通过改变MnFexOy水热合成条件,研究了其物化性能变化,同时以BuP为模型污染物,系统探究了合成条件、实验条件和水体中无机共存离子对MnFexOy催化过一硫酸氢钾(PMS)降解BuP效能的影响;此外,本研究还探讨了 MnFexOy的稳定性和可重复利用性,其主要研究内容及实验结果如下:(1)对比分析了合成条件(水与异丙醇体积比、铁锰摩尔比、煅烧温度和时间)对MnFexOy晶型的影响,同时也对MnFexOy表面形貌、颗粒尺寸、表面电位、光谱吸收特征和元素价态等进行了表征分析。(2)BuP去除实验表明:BuP的去除主要通过MnFexOy活化PMS产生活性自由基来实现;BuP的去除率受MnFexOy合成条件影响较大;优化后MnFexOy的合成条件为:水与异丙醇体积比为30:10、铁锰摩尔比为2:1、煅烧温度为350℃和煅烧时间为4 h。(3)优化后MnFexOy催化PMS去除BuP实验表明:BuP去除率随着MnFexOy投加量的增加和溶液温度的升高而增加,中性和碱性环境更有利于BuP的去除,PMS初始浓度对BuP降解效率影响较小;此外,MnFexOy具有较高的可重复利用性和稳定性。(4)无机共存离子对MnFexOy活化PMS降解去除BuP实验表明:溶液中Mg2+和Cl-的存在促进了 BuP的降解,而PO43-和SO42-则表现出随浓度升高而增加的抑制作用;BuP的去除率受HC03-和N03-影响较小,Ca2+对BuP去除率几乎无影响。
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