近年来,基于单过硫酸盐（PMS）的高级氧化工艺在水质净化研究领域引起了人们极大兴趣。PMS常以过硫酸氢钾复合盐制剂形式存在,具有性质稳定、便于储存和运输、溶解度大等优点。通常PMS对大多数有机污染物的氧化活性都很弱,需要采用不同的方式对其进行活化,其中锰氧化物被认为是一种很有潜力的PMS催化剂。过去研究者们合成了多种晶型的锰氧化物,并研究其诱导PMS分解对多种有机污染物的降解效能,其中主要产生了具有很强氧化活性的羟基自由基（·OH）和硫酸根自由基(SO4·-)。然而利用高锰酸钾（KMnO4）和无定型态二氧化锰（MnO2）活化PMS的工艺研究尚未引起人们重视,内在作用机制尚不清晰。另外,利用地球上丰富的天然锰矿资源活化PMS,将大大降低去除地表水、地下水和城市径流中有机污染物的成本,提高水质净化的经济效益。论文研究了几种锰氧化物（KMnO4、无定型态MnO2和天然锰矿）活化PMS去除水中有机污染物的可行性,鉴定了反应过程中产生的主要活性组分,分别对其反应机理进行了深入研究,考察了有机污染物在三种氧化体系中的氧化效能及反应路径。论文首先指出KMnO4活化PMS显著提高了对难降解的苯甲酸类有机污染物的氧化效能,通过自由基猝灭实验、电子顺磁共振技术（ESR）等方法,证实KMnO4/PMS体系中产生的主要活性组分为·OH和SO4·-。KMnO4通过过氧基团取代、一电子还原及分子内部歧化等过程直接活化了PMS。在KMnO4/PMS体系内,水质背景成分中HCO3-和Cl-的存在明显降低4-CBA的去除率,因为大量的HCO3-和Cl-竞争消耗了产生的活性自由基。由于架桥作用促进了KMnO4和PMS相互反应,金属阳离子的存在明显提高了KMnO4/PMS体系的氧化效能。在涉及KMnO4的反应体系中,其反应产物通常是无定型态MnO2。实验证明当无定型态MnO2存在时,双酚A（BPA）在PMS中的降解速率明显加快。通过猝灭实验、ESR检测及拉曼光谱分析等方法,证实无定型态MnO2能够通过一种非自由基机理活化PMS以增强其氧化能力。PMS与无定型态MnO2表面的活性位点通过内层配位相互作用产生了活性复合物PMS-MnO2。由于该活性复合物氧化能力相对温和,无定型态MnO2/PMS体系对有机污染物的氧化降解具有明显的选择性,对于带有供电子基团的酚类化合物具有较高的氧化活性,而卡马西平、4-CBA、硝基苯和莠去津几乎不能被降解（＜10%）。水质背景成分中HCO3-、Cl-和腐殖酸（HA）的存在几乎不会影响BPA的去除,而金属阳离子对BPA的去除展现出一定程度的促进作用。通过鉴定转化产物可知,BPA在无定型态MnO2/PMS体系中的反应路径主要涉及一电子氧化、自由基耦合、β断裂和羟基化过程。进一步实验结果发现不同来源的天然锰矿/PMS体系对典型双酚类有机污染物（BPA、双酚F（BPF）、双酚AF（BPAF）和双酚S（BPS））均具有明显的去除效果。相同实验条件下,四种双酚类有机物的降解过程均满足假一级动力学规律,其降解速率以BPF(0.1210 min-1)＞BPA(0.1055 min-1)＞BPAF(0.0152 min-1)＞BPS(0.0011 min-1)的顺序递减。通过对天然锰矿材料进行表征可知其主要活性组分为结晶程度较低的水钠锰矿。与无定型态MnO2/PMS体系类似,天然锰矿活化PMS也是通过非自由基路径产生表面活性复合物。水中常见无机阴离子（HCO3-和Cl-）和HA几乎不会影响该氧化体系对BPAF的降解效能。作为一种水中常见的过渡金属阳离子,微量的Cu（II）（10μM）的存在即可显著强化天然锰矿/PMS体系对BPAF的氧化效能(0.4926 min-1)。通过机理分析初步推断,Cu（II）与PMS反应过程中产生的Cu（I）的还原作用提高了天然锰矿中Mn（III）的含量,导致天然锰矿/PMS体系中除活性复合物外,还产生了·OH和SO4·-,大大加快了BPAF的降解过程。通过分析反应产物可知,BPAF在天然锰矿/PMS体系中主要氧化路径为一电子氧化、β断裂、羟基化、氧化开环和脱羧等过程。