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为了应对日益增长的水污染问题,芬顿体系及由此衍生的铁基高级氧化体系由于其高效、环境友好和原料廉价等优点而受到广泛关注和研究。然而,较难实现的FeIII/FeII氧化还原循环限制了它在实际应用中的可持续活性。本文围绕由镁铝类水滑石经过离子交换得到的MgAl-MoS4 LDH分别构建铁基的均相与多相的两种催化体系,期望借助中间层MoS42-阴离子中富集硫醇基团(S2-)控制FeIII/FeII和MoVI/MoIV的氧化还原循环,高效活化过硫酸盐(PMS)降解有机污染物。本研究通过水热法和离子交换法制备具有良好LDH结构的MgAl-MoS4和FeMgAl-MoS4催化剂,构建Fe3++MgAl-MoS4LDH/PMS和FeMgAl-MoS4 LDH/PMS两种体系分别降解4-氯苯酚(4-CP)和对羟基苯甲酸(PHB),并探究两种体系的催化氧化性能和反应机理。主要研究内容和结果如下:(1)利用水热法和离子交换法制备了MgAl-MoS4 LDH,利用Fe3++MgAl-MoS4LDH作为催化剂活化PMS在60分钟内对4-CP的去除率超过98%。经过比选后确认体系的最优条件为:MgAl-MoS4 LDH投加量为0.1 g/L,Fe3+投加量为5 ppm,PMS投加量为3 mM,在最优反应条件下体系在60分钟内可以将4-CP基本完全降解。(2)Fe3++MgAl-MoS4 LDH/PMS体系是外表面反应,依赖于PMS、4-CP和MgAl-MoS4 LDH颗粒之间的静电相互作用,降解4-CP反应过程中的主要活性物种为SO4·-和·OH,其中SO4·-做出了主要贡献。对Fe3++MgAl-MoS4活化PMS的过程提出以下推断:PMS在活化过程中首先与MgAl-MoS4 LDH的表面的一些活性位点结合形成络合物,与此同时溶液中的FeIII被吸附到MgAl-MoS4的表面并被还原为FeII,经过电子转移后将PMS活化产生SO4·–从而降解4-CP。(3)用水热法和离子交换法制备了FeMgAl-MoS4 LDH,利用FeMgAl-MoS4 LDH作为催化剂活化PMS在60分钟内对PHB的去除率达到100%。经过比选后确认催化体系的最优条件为:FeMgAl-MoS4 LDH投加量为0.25 g/L,PHB投加量为10 ppm,PMS投加量为5 mM,在最优反应条件下体系在60分钟内可以将PHB完全降解。与其他高级氧化体系相比,Fe-MoS4/PMS体系在较宽范围内pH(3.0-10.0)都能保持基本一致的氧化性能,常见阴离子或腐殖酸对本体系的影响非常轻微。(4)FeMgAl-MoS4 LDH/PMS体系降解PHB是外表面反应,依赖于PMS、PHB和FeMgAl-MoS4 LDH颗粒之间的静电相互作用,反应过程中的主要活性物种为SO4·-和·OH,其中SO4·-在PHB降解中做出了主要贡献,贡献率为57%,而·OH的贡献率为35%。对Fe-MoS4/PMS体系活化PMS的路径提出了一种合理的机制:首先,PMS在Fe-MoS4催化剂的表面经过络合和电子转移等过程后,表面结合的≡FeII/MoIV被氧化为≡FeIII/MoVI,并产生SO4·–活性物种降解有机底物。随后,S2-物种在一系列反应中被氧化成S0或SO32-/SO42-。此过程中产生的电子将用于把≡FeIII/MoVI还原成表面结合的≡FeII/MoIV物种,从而开始新的PMS活化过程。该循环过程将持续直到Fe-MoS4催化剂中的所有S2-被氧化。