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四环素(Tetracycline,TC)因其优越的抗菌性能、低廉的价格等优点,被广泛应用于人类和动物的感染的预防和治疗中,但因其含有多个苯环、分子量大且其化学性质稳定不易被降解。过硫酸盐高级氧化技术因其产生的硫酸根自由基(SO4-·)半衰期长、适应的p H值范围广、对污染物的选择性强,不易受到水中无机离子的影响等优点而受到广大研究者的关注。过硫酸盐高级氧化技术主要分为均相反应体系和非均相反应体系,均相反应体系操作简单方便,可以广泛应用,但出水金属离子浓度含量过高,以至于后期成本增加且适用的p H范围较窄。Mn Fe2O4含有两种过度金属(Mn、Fe),理论上可以增强非均相高级氧化体系的催化氧化效果,且Mn Fe2O4具有很强的磁性,在实验过程和实际应用中可以实现固液分离从而进行循环使用,但在使用过程中容易出现团聚现象,影响催化剂的活性发挥,且会有金属离子析出,造成二次污染。如何解决这些问题进而提升体系的催化氧化问题成为关键。为此,在本研究工作中制作了4种不同质量比的Mn Fe2O4/CNT(CNT为碳纳米管)新型纳米复合材料。众所周知,碳纳米管具有碳素材料的固有本性,拥有较高的比表面积和石墨空腔结构,又具有金属材料的导电和导热性,且可作为催化剂的载体以提升催化剂的分散性和消除有毒金属浸出的不利影响受到广泛的关注。将Mn Fe2O4/CNT应用于催化氧化体系和三维电极体系中,以四环素为目标污染物,以此来探究催化剂在活化过硫酸盐氧化降解TC的效用及机理探究。论文主要内容包括以下几部分:(1)MnFe2O4/CNT活化过硫酸盐氧化降解四环素(TC)的效用及机理探究。通过催化去除率和吸附去除率的差值筛选出活性最强的催化剂——80 wt.%Mn Fe2O4/CNT。XRD结果表明80 wt.%Mn Fe2O4/CNT材料制作成功;SEM图像清晰地看到纳米铁酸锰均匀地分散生长在碳纳米管上;VSM测试结果表明了材料具有很强的磁性,固液分离显著;BET分析表明材料具有较大的比表面积,且孔隙主要分布在2-50 nm之间。实验考察了催化剂投加量、氧化剂投加量、TC初始浓度、温度、TC初始p H五个因素对体系降解TC效能的影响,结果表明在80 wt.%Mn Fe2O4/CNT催化剂投加量为0.5 g/L、氧化剂过硫酸钠(PDS)投加量为4 m M、温度为30℃、初始p H为5.9、TC初始浓度为40 mg L条件下,反应90 min TC去除率为78.85%,体系TOC去除率为51.97%。通过反应前后催化剂XRD表征和溶出金属离子对体系的贡献实验证明了材料自身的稳定性较好;实验评价了80 wt.%Mn Fe2O4/CNT的重复利用性能,重复3次后催化剂仍保持较高的活性;这证明了80 wt.%Mn Fe2O4/CNT催化剂具有较好的稳定性和重复利用性。根据自由基捕获实验和EPR表征测试判断体系种的活性物种,体系中含有SO4-·,·OH,·O2-,结合反应前后催化剂的XPS分析,推断其可能反应机理;运用液质联用仪检测体系的中间产物,推断其降解途径。(2)电-MnFe2O4/CNT强化过硫酸盐氧化降解四环素的效用及机理探究。采用新型活化方式——将电引入Mn Fe2O4/CNT-PMS体系,形成三维电极体系,考察其对TC的去除效果。以电协同去除率和催化去除率的差值筛选出活性最强的催化剂——20 wt.%Mn Fe2O4/CNT。XRD结果表明20 wt.%Mn Fe2O4/CNT材料制作成功;SEM图像清晰地看到纳米铁酸锰均匀地分散生长在碳纳米管上;VSM测试结果表明了20 wt.%Mn Fe2O4/CNT具有很强的磁性,固液分离显著;BET分析表明材料具有较大的比表面积。通过考察化剂投加量、氧化剂投加量、电流密度、TC初始p H四个影响因素对体系降解TC效能的影响,在20 wt.%Mn Fe2O4/CNT催化剂投加量为0.1 g/L、氧化剂过一硫酸氢钾(PMS)投加量为6 m M、电流密度i=10 m A/cm2、初始p H为5.9、TC初始浓度为40 mg L条件下,反应120 min,四环素的去除率达87.7%;通过添加腐殖酸(HA)来模拟实际水体探究HA对TC降解的影响;通过自由基捕获实验判断体系含有的自由基种类,结合反应前后催化剂的XPS分析推断其内在反应机理;通过超高效液相色谱串联飞行时间质谱仪检测体系中间产物,推断其反应路径。