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过硫酸盐高级氧化技术反应速率快、适用范围广,是很具应用前景的技术之一。MnO2来源广泛、价廉易得、无毒、具有多价态变化性质,常用于活化过硫酸盐。但目前MnO2活化过硫酸盐降解污染物的研究,普遍基于研究者自己制备的特定晶型MnO2,如α-MnO2、β-MnO2、γ-MnO2。对商用MnO2晶型特点、性质,及其对应活化过硫酸盐降解污染物的规律、特点、机制等的认识还有待研究。本文对商用MnO2的孔径、比表面积,晶型、表面元素及其化学形态、表观形貌等进行了表征。围绕商用MnO2活化过硫酸盐(PS)降解普施安蓝MX-R,研究了MnO2、Mn2+、MnO2/Mn2+活化过硫酸盐对普施安蓝MX-R的降解,重点考察了系统组分浓度、初始p H的影响,通过盐酸羟胺(HA)、NaCl、KCl、NaNO3、磷酸盐等探针物质,研究MnO2活化过硫酸盐降解普施安蓝MX-R的过程机制。此外,通过活性中间体捕获实验,结合对反应体系紫外全扫描、LC-MS分析、以及对活化剂MnO2表面元素及其价态分析,识别过硫酸盐高级氧化降解普施安蓝MX-R过程活性中间体、探讨降解过程机理。研究结果表明:(1)商用二氧化锰是ε-MnO2,粉末表面粗糙且有大量开孔分布,存在聚团现象;比表面积为66.00m~2/g,其孔径均一,主要分布在3~30nm范围内;其吸附-脱附曲线属于H4型滞后环的Ⅳ型等温线;二氧化锰的PZC为3.40。(2)MnO2、Mn2+和MnO2/Mn2+能活化过硫酸盐。并且,在实验考察的浓度范围,当各系统组成成分浓度增加,普施安蓝MX-R降解率随之增加。(3)对PS体系,在考察的浓度范围,NaCl、KCl、NaNO3、HA加入,溶液初始p H降低,能促进体系降解普施安蓝MX-R。在较低NaCl、KCl、NaNO3、HA浓度范围,普施安蓝MX-R降解率随其浓度增加而增加,在较高浓度范围,降解率变化逐渐趋于平缓;溶液初始p H越高,普施安蓝MX-R降解率越低,但变化幅度越来越小;在各PS体系降解普施安蓝MX-R过程中,溶液p H随时间未发生明显变化。过硫酸盐与普施安蓝MX-R的直接反应,及体系中O2-·和~1O2的生成,对染料降解发挥着重要影响。(4)对MnO2/PS体系,在考察的浓度范围,NaCl、KCl、NaNO3的加入,溶液初始p H的降低,能促进普施安蓝MX-R降解。在较低NaCl、KCl、NaNO3浓度范围,普施安蓝MX-R降解率随其浓度增加而增加,在较高浓度范围,降解率变化逐渐趋于平缓;对于PS、MnO2浓度分别为0.5g/L、3g/L的MnO2/PS体系,HA对体系降解普施安蓝MX-R的拐点浓度为30m M;磷酸盐溶液背景对普施安蓝MX-R的降解存在明显抑制作用。MnO2与普施安蓝MX-R的直接反应和体系生成的O2-·,对染料降解有重要影响。该体系的普施安蓝MX-R降解,磺酸基团、三嗪基团及蒽醌基团受到不同程度破坏。(5)对Mn2+/PS体系,在考察的浓度范围,Mn2+活化PS的最佳拐点浓度为5m M;无机盐与初始p H对体系降解染料的影响与单一PS体系类似;磷酸盐溶液背景对普施安蓝MX-R的降解存在抑制作用,磷酸盐浓度越高抑制作用越强。体系中存在O2-·和~1O2对染料降解起重要作用,过硫酸盐也能与普施安蓝MX-R直接反应;使三嗪结构与蒽醌基团受到一定程度破坏,最终实现对普施安蓝MX-R的降解。(6)MnO2活化PS降解普施安蓝MX-R的过程中,Mn(IV)、Mn(III)都参与了得到电子被还原为Mn(II)的过程;相对于原始MnO2样品,MnO2活化PS后MnO2表面的Mn(II)和Mn(III)增加、Mn(IV)减少。(7)文章提出了普施安蓝MX-R在不同条件下的降解途径,过程包括碳碳单键、碳氮单键与硫氮单键的断裂,氧化、硝化、脱羧、羟基化等一系列复杂反应。各体系都包含的中间产物包括:苯磺酸、3-硝基苯磺酸、1,3,5-苯三甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、苯甲酸、水杨酸和邻苯二甲酸二乙酯。3-硝基邻苯二甲酸仅在PS体系形成;2,4-二硝基苯磺酸在PS体系、Mn2+/PS体系和HA/MnO2/PS体系形成,而在MnO2/PS体系没有形成;4-硝基邻苯二甲酸仅在MnO2/PS体系与HA/MnO2/PS体系中形成,而在PS体系、Mn2+/PS体系没有形成;2-硝基苯甲酸在Mn2+/PS体系没有形成,在另外三个体系均有生成;4-硝基苯甲酸在Mn2+/PS体系和MnO2/PS体系都没有形成,在PS体系和HA/MnO2/PS体系形成;邻苯二甲酸二乙酯在PS体系、Mn2+/PS体系和MnO2/PS体系均存在,而在HA/MnO2/PS不存在。