随着我国工业的迅速发展,水污染问题日益严重,其中难降解有机废水的处理已成为水污染治理的重点和难点。高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,AOPs)具有污染物处理效率高、反应条件温和、适用范围广的优点,已被人们广泛关注。其中,基于硫酸根自由基(SO4?-)的过硫酸盐活化技术是近年来新兴的AOPs,具有良好的发展前景。传统的过硫酸盐活化方法包括能量激发(紫外照射、热、超声等)、过渡金属活化和碱活化等。然而这几种活化方法都具有一定的局限性。能量激发需要提供大量的能量;过渡金属活化成本过高,同时可能造成二次污染;碱活化则对设备的耐碱性要求较高。因此,新型过硫酸盐活化方法的研究成为目前过硫酸盐AOPs研究的热点。本文以印染废水中常见有机染料及助剂酸性橙(Acid Orange7,AO7)、罗丹明B(Rhodamine B,RhB)、2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-trichlorophenol,2,4,6-TCP)为模型污染物,提出了几种以无机阴离子(磷酸根离子、多聚磷酸根离子、氯离子Cl-)为活化剂的新型绿色过硫酸盐活化方法,研究了几种活化体系降解典型有机污染物的动力学、影响因素以及初步的反应机理。同时,以水中常见天然溶解性有机质腐殖酸(Humic Acid,HA)为模型污染物,比较研究了卤离子(氯离子和溴离子Br-)对典型过硫酸盐AOPs(UV/过二硫酸盐(PDS)体系)和传统AOPs(UV/双氧水(H2O2)体系)的动力学影响以及可能产生的有毒副产物,为实际应用过硫酸盐活化技术处理有机废水提供科学依据。具体研究内容如下:(1)以AO7为主要模型污染物,采用磷酸盐缓冲溶液(PBS)提供磷酸根离子,研究其对过一硫酸盐(PMS)的活化效果。结果显示,AO7在PBS/PMS体系中的降解动力学符合准一级动力学模型。溶液中氧化剂浓度、PBS浓度与AO7的降解速率呈正相关,同时,p H的升高有利于AO7的降解。通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)检测和TOC去除率的分析可知,AO7不仅被氧化脱色,而且其紫外区和可见光区的官能团均被氧化破坏。另外,通过自由基捕获实验可知,p H为7.0时,SO4?-和?OH是PBS/PMS体系中的主要活性物种。(2)废水中存在的焦磷酸盐(PA)和三聚磷酸盐(PB)是造成水体富营养化的原因之一。研究发现,以PA,PB为代表的多聚磷酸盐,可以强化碱/PMS的活化效果,使PMS在弱碱性条件下加快AO7,2,4,6-TCP等有机物的降解。GC-MS分析结果显示产生了小分子中间产物,证实有机物确实发生了降解。动力学研究表明,在多聚磷酸盐/碱/PMS体系中,多聚磷酸盐和PMS的浓度越高,有机物降解速率越快。同时,随着p H的升高,有机物降解率也增加。自由基捕获实验证明了多聚磷酸盐/碱/PMS体系并不是基于SO4?-的反应。该体系克服了碱活化过硫酸盐技术中所需要的强碱条件,同时有效利用了废水中易造成富营养化的多聚磷酸盐,可达到以废治废的目的。(3)以罗丹明B(RhB)为模型污染物,系统地研究了Cl-活化PMS体系降解染料废水的反应动力学。研究发现,PMS可以与Cl-发生双电子转移反应,使Cl-被氧化为活性氯物种Cl2/HCl O,而这些活性氯可以使染料发生降解。研究发现,PMS浓度和Cl-浓度的升高有利于RhB的降解。在酸性条件下,PMS/Cl-体系的p H越低,RhB越容易降解。染料废水的温度一般波动较大,可能会对废水的处理造成一定的影响,研究表明,高温有利于PMS/Cl-体系中RhB的降解。染料废水中离子的含量以及种类可能会引起离子强度以及阳离子效应从而对染料降解产生影响。离子强度越高,越有利于RhB的降解。另外,不同阳离子的影响符合以下规律:NH4+<Na+<K+<Al3+<Ca2+<Mg2+。通过GC-MS产物鉴定发现,RhB可以被分解形成苯环类化合物及小分子物质。(4)卤离子作为自然界中广泛存在的一类阴离子,可能会对AOPs产生一定的影响。本章选取UV/H2O2作为传统的AOPs,选取UV/PDS为典型的过硫酸盐AOPs,比较研究卤离子(Cl-,Br-)存在条件下,不同氧化剂浓度、卤离子浓度、p H等因素对两种AOPs体系中HA降解程度的影响。研究发现,在两个体系中,当氧化剂浓度较低(0~7.5 m M)时,氧化剂浓度的升高对HA的降解起促进作用,而当氧化剂浓度>10 m M时,促进效果减弱。当体系中出现Cl-和Br-时,均可以抑制HA的降解效果,而且Cl-的抑制效果要明显弱于Br-。另外,在UV/H2O2体系中,p H的升高不利于HA的降解;而在UV/PDS体系中,p H对于UV/PDS降解HA没有明显影响。红外光谱扫描显示两体系中HA的官能团发生变化,证明HA确实发生了降解,而GC-MS检测说明两体系中均产生了卤乙酸等有毒卤代有机副产物。