随着科技进步和经济发展,我们的生活逐渐向多元化、便利化转变,但是发展带来的安全威胁不容忽视。工业废水、医药废水、农田废水的不达标排放已经污染我们赖以生存的水资源。水体环境的不断恶化导致生物多样性锐减,威胁人类生命安全,因此,开发高效的污水处理技术迫在眉睫。芬顿氧化法作为一种高级氧化技术,利用Fe2+和H2O2作为芬顿试剂产生羟基自由基(·OH)。羟基自由基几乎可以无选择性地对有机污染物进行降解,降低有害物质毒性,因此芬顿氧化技术被广泛应用到染料废水、抗生素废水和农药废水的治理。但是,芬顿氧化技术反应条件严格(pH<3.0)、双氧水利用率低、铁氧化物沉淀的产生、铁循环无法实现等缺点一定程度上限制了芬顿氧化法的应用。文献调研结果显示,还原性物质或有机配体的加入可以减少芬顿反应过程中铁泥的产生,增强过氧化氢的利用率,拓宽芬顿反应pH范围。但是对于天然铁-还原性有机配体络合物直接用于芬顿氧化的研究鲜有报道。课题组前期研究工作表明,α-FeC2O4·2H2O和β-FeC2O4·2H2O构建的类芬顿体系在中性至碱性条件下均能有效地氧化有机污染物、减少铁泥的产生,但是双氧水的有效分解效率及机理尚不清楚。因此本论文试图构建二水合草酸亚铁芬顿体系进行有机污染去除并探究双氧水有效分解机理,为铁-还原性有机配体络合物用于芬顿氧化技术提供参考。首先,我们构建酸性条件下FeC2O4·2H2O类芬顿体系,将其与传统芬顿体系进行对比,探究它们的芬顿反应效率及机理差异。以磺胺二甲基嘧啶(SM2)为污染物,FeC2O4·2H2O芬顿体系的COD去除率和双氧水利用率为48%和80%,明显高于传统芬顿体系(COD去除率:28%;双氧水利用率:65%)。FeC2O4·2H2O/H2O2体系的优越性可归因为两点:一方面通过溶液中铁物种和草酸根浓度检测可知,C2O42-可以将Fe3+还原为Fe2+促进芬顿反应中Fe3+/Fe2+的循环,促进H2O2有效分解为·OH,有利于污染物降解及COD去除;另一方面,理论计算结果表明,C2O42-有较强的络合作用,芬顿反应过程中产生的Fe3+以Fe3+-C2O42-络合物的形式存在于溶液中,可以减少FeC2O4·2H2O/H2O2体系降解污染物过程中铁泥的产生。最后,我们将FeC2O4·2H2O/H2O2体系用于实际废水处理和多种模拟废水降解,实验结果表明FeC2O4·2H2O芬顿体系都具有较好的COD去除效果,进一步说明了 FeC2O4·2H2O类芬顿体系的普适性和应用潜力。本工作阐明了 FeC2O4·2H2O/H2O2体系的反应机理,证实了FeC2O4·2H2O在环境废水处理过程中的应用前景。由于配体阴离子具有还原性和络合能力,FeC2O4·2H2O在中性或碱性条件下都具有较好的类芬顿活性。因此,利用一系列改性技术对FeC2O4·2H2O进行修饰从而提高其性能实现更高效的污染物去除引起了人们的极大关注。球磨作为现在最流行的改性技术之一,可通过强机械力可以使分子的晶型发生改变,使分子内成键方式发生改变,甚至可以使分子内键断裂。所以我们采用球磨法对FeC2O4·2H2O进行预处理(BM-FeC2O4·2H2O)并比较了处理前后类芬顿反应活性。结果表明BM-FeC2O4·2H2O类芬顿体系在pH为6.8时,6min内可以降解99.8%的SM2,降解速率约为FeC2O4·2H2O类芬顿体系的5倍。通过SEM、XRD、XPS、IR等表征可知,球磨之后二水合草酸亚铁的基本形貌不发生改变,但是样品表面结构被破坏;晶体从有序变为无序,结晶水变少。本研究为提高FeC2O4·2H2O类芬顿反应活性提供了新策略。