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随着纺织工业、染料工业的发展,染料废水已成为水体重要污染源。蒽醌染料具有芳香族结构,具有很强的难降解性,并且长时间保持着色,有效降解水中蒽醌染料是环境领域重要研究方向。MnO2由于反应活性高、比表面积高、来源广泛、环保且成本相对较低,大量研究显示了其作为氧化剂、催化剂来消除、降解有机污染物的巨大潜力。但目前涉及的研究,主要采用研究者实验室自制的特定晶相MnO2,对商用MnO2性质、特点及降解污染物的研究较为有限。本研究针对前期实验显示的HA促进MnO2的染料降解,基于商用MnO2,以普施安蓝MX-R为目标污染物,开展了系统的对单一MnO2体系、MnO2-Mn2+体系、MnO2-HA体系降解普施安蓝的规律、特点研究,和外加Na Cl、KCl、Na NO3和磷酸盐的影响研究;研究普施安蓝MX-R降解过程、MnO2表面Mn元素化学形态变化、与溶液中活性物种的识别、降解途径。研究结果表明:(1)该商用MnO2是ε-MnO2,MnO2零电荷点(p Hpzc)为3.43,比表面积为65.997m~2/g,总孔容积为0.066 cm~3/g。介孔孔径在2-5 nm分布最多,平均孔径为3.791nm,属于中孔。(2)在单一MnO2体系、Mn2+-MnO2体系和HA-MnO2体系中,磷酸盐对普施安蓝MX-R降解都有抑制作用。(3)在单一MnO2体系降解染料普施安蓝MX-R过程中,随着MnO2初始浓度增大时,普施安蓝MX-R的降解率增加,催化形成的·O2-浓度增加,并伴随着体系H+消耗。对于各种浓度的MnO2体系,随着MnO2浓度增加,Na Cl、KCl和Na NO3能促进普施安蓝MX-R与Mn(III)的相互作用,盐浓度越大,普施安蓝MX-R的降解率越高。Mn(III)参与的普施安蓝MX-R降解过程,伴随着H+的生成。·O2-和Mn(III)是普施安蓝MX-R降解过程的重要活性中间体,攻击破坏染料分子的三嗪基团、蒽醌基团等发色基团。(4)对于MnO2-Mn2+体系降解普施安蓝MX-R,在单一Mn2+体系中,存在以溶解氧为电子受体的、较低浓度的Mn(II)向Mn(IV)转化。对于不同Mn2+浓度的MnO2-Mn2+体系,不同浓度的Mn2+对普施安蓝MX-R降解有促进作用,且存在拐点浓度。当体系Mn2+浓度较小时,随着Mn2+浓度增加,Mn(III)生成量、普施安蓝MX-R降解率增加,并伴随着H+生成;当体系Mn2+浓度较大时,Mn2+、MnO2相互作用形成Mn(III)受到干扰、削弱,并受到MnO2浓度限制,降解普施安蓝MX-R并生成H+的量也受到削弱。外加Na Cl、KCl和Na NO3对MnO2-Mn2+体系的普施安蓝MX-R降解有促进作用。Mn(III)、·O2-是普施安蓝MX-R降解过程的重要活性中间体,破坏染料普施安蓝MX-R的-N-键,破坏苯环、三嗪基团和蒽醌基团。(5)在MnO2-HA降解普施安蓝MX-R体系中,低浓度HA对体系普施安蓝MX-R降解有促进作用,高浓度HA对体系普施安蓝MX-R降解有抑制作用,存在拐点浓度。对于不同浓度HA体系,在反应开始很短时间内,DO都急剧下降,然后逐渐回升,p H急剧增加,然后随时间未有大的变化。较高普施安蓝MX-R降解率对应较高体系的p H、DO。加Na Cl、KCl和Na NO3对普施安蓝MX-R降解影响较小。·O2-是比Mn(III)更重要的活性中间体,MnO2浓度增加可以催化更多的分子O2,通过电子还原生成·O2-,也可通过单电子还原使MnO2被HA还原为Mn(III)。主要破坏染料普施安蓝MX-R的三嗪基团、蒽醌基团等发色基团。在普施安蓝MX-R降解过程中的MnO2表面晶型存在向γ-MnO2和Mn2O3等其他物相的转化。(6)在MnO2-Mn2+的染料降解体系中,存在Mn(Ⅲ)的生成;与原始MnO2表面的Mn价态相比较,MnO2-Mn2+体系在降解普施安蓝MX-R过程中MnO2表面的Mn(Ⅲ)和Mn(II)所占比例显著增加,Mn(IV)所占比例大幅度减少。(7)通过环境扫描电子显微镜可以看出,对于MnO2体系和MnO2-Mn2+体系,普施安蓝MX-R降解过程中,MnO2有不规则块状团聚结构的形成,表面相对平整,没有统一形态。而对于MnO2-HA体系,普施安蓝MX-R降解过程中,MnO2数量明显减少,而且颗粒变小,表面更加紧密。(8)在MnO2体系、MnO2-Mn2+体系、MnO2-HA体系分别有11种、9种、8种中间产物被识别出。尼泊金丁酯,1,3,5苯三甲酸和4-硝基苯甲酸仅在MnO2体系中产生,水杨酸仅在MnO2体系和MnO2-HA体系中产生。三个体系都产生了邻苯二甲酸二乙酯、苯甲酸、苯磺酸、3-硝基苯磺酸、2,4-二硝基苯磺酸、邻苯二甲酸和间苯二甲酸这7种物质。