【摘 要】
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阿特拉津(ATZ)是一种广泛应用的三嗪类农药,并被认定为内分泌干扰物,其在田间的过度使用带来了严重的污染问题。过硫酸盐高级氧化技术因其操作简便、反应条件温和、选择性好等特点受到广泛关注。目前针对ATZ还没有有效的去除方法,因此,本研究通过制备复合金属材料建立过硫酸盐活化体系对ATZ的降解进行新尝试,为过硫酸盐高级氧化技术提供新思路。采用微波辅助法制备了FeCo2O4/硅藻土复合材料,以ATZ的降解
【基金项目】
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城市水资源与水环境国家重点实验室开放课题(No.QA201924);
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阿特拉津(ATZ)是一种广泛应用的三嗪类农药,并被认定为内分泌干扰物,其在田间的过度使用带来了严重的污染问题。过硫酸盐高级氧化技术因其操作简便、反应条件温和、选择性好等特点受到广泛关注。目前针对ATZ还没有有效的去除方法,因此,本研究通过制备复合金属材料建立过硫酸盐活化体系对ATZ的降解进行新尝试,为过硫酸盐高级氧化技术提供新思路。采用微波辅助法制备了FeCo2O4/硅藻土复合材料,以ATZ的降解效率为指标,通过单因素法对其制备条件进行优化,确定硅藻土最佳投加量为50 wt%,最佳微波反应时间和温度分别为20 min、70℃,最佳焙烧时间和温度分别为4 h和400℃。此时,反应10 min,可降解99%以上的ATZ。采用XRD、FTIR、BET、SEM、XPS等对材料进行表征分析,结果表明材料为介孔结构,比表面积较大,由Fe、Co、Si、O组成,元素价态分布表明材料为FeCo2O4,且SEM表面FeCo2O4均匀负载于硅藻土表面,为反应提供了更多活性位点,增强了材料的催化性能。对FeCo2O4/硅藻土活化PMS降解AT体系的影响因素进行研究。以ATZ的降解率为指标,探究催化剂投加量、初始pH值、PMS投加量对ATZ降解率的影响,结果表明:在ATZ浓度为10 mg·L-1,PMS浓度为0.2 g·L-1,催化剂投加量为0.1g·L-1,初始pH未调节的情况下,ATZ可在10 min内完全被降解。此外,体系对pH的适应范围较宽。对催化剂的稳定性进行研究,结果表明:催化剂在经过六次循环后对ATZ仍有85%以上的降解率,离子溶出较低,且体系的矿化程度在50%以上。此外,FeCo2O4/硅藻土活化PMS体系对其他典型污染物(Rh B、ACL、IMP、DMT、BPA、OFX)和实际水样同样具有良好效果。对FeCo2O4/硅藻土活化PMS降解ATZ的机制进行研究。动力学研究表明,降解反应与拟一级反应动力学模型的拟合程度良好,热力学研究表明体系的表观活化能约为43.48 kJ·mol-1。捕获实验和EPR分析表明,·OH、SO4·--和~1O2为体系的主要活性物种,其中SO4·-占据主导地位,结合XPS分析,提出了FeCo2O4/硅藻土活化PMS降解ATZ的具体机制。UPLC-MS/MS和DFT理论计算推测出ATZ降解的主要中间产物及降解路径。采用毒性分析软件(T.E.S.T.)对中间产物的毒性进行了分析预测,结果表明降解过程能够有效降低ATZ的环境危害。本研究通过微波辅助法制备了FeCo2O4/硅藻土复合材料,并对其活化PMS降解ATZ的效能和机制进行了研究。
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