铁及其离子活化过硫酸盐去除污水中有机物研究进展
过硫酸盐氧化处理脱硫废水的研究
过硫酸盐氧化处理脱硫废水的研究过硫酸盐氧化处理脱硫废水是一种常用的废水处理方法。
该方法通过添加一定量的过硫酸盐（如过硫酸钠）到脱硫废水中，利用过硫酸盐与废水中的污染物发生氧化反应，将有机物、无机物转化为相对无害的化合物。
该方法具有处理效率高、操作简便等优势，因此被广泛应用于脱硫废水处理领域。
在过硫酸盐的激活过程中，过硫酸盐需要与一定量的催化剂（如铁盐、铜盐）或紫外线照射等进行激活。
激活后的过硫酸盐会分解生成活性氧自由基，如羟基自由基（·OH）和过硫酸根自由基（SO4·-）。
这些自由基具有很强的氧化性，可以对脱硫废水中的污染物进行氧化反应。
氧化反应是过硫酸盐氧化处理脱硫废水的核心步骤。
在氧化反应中，自由基与废水中的有机物和无机物发生反应，产生氧化产物。
有机物的氧化主要通过自由基与有机物之间的氧化反应实现。
无机物的氧化主要通过迁移氧原子实现。
这些氧化产物相对于原废水中的污染物而言，具有较低的毒性和危害性。
此外，氧化反应中还会产生二氧化硫等物质，需要进一步处理。
过硫酸盐氧化处理脱硫废水的工艺参数包括过硫酸盐的投加量、反应温度、pH值等。
过硫酸盐的投加量应根据废水的性质和废水中污染物的浓度确定，一般而言，过硫酸盐的投加量较少，可以达到较好的处理效果。
反应温度一般控制在20~40℃之间，高温反应有利于过程的进行。
pH值一般控制在3~5范围内，过高的pH值会抑制过硫酸盐的活性。
过硫酸盐氧化处理脱硫废水的优点是处理效率高、操作简便。
然而，该方法也存在一些问题，如过硫酸盐的激活需要催化剂或紫外线照射，增加了处理成本；氧化反应过程中产生的二氧化硫需要进一步处理；过硫酸盐可能对环境产生一定的毒性。
总之，过硫酸盐氧化处理脱硫废水是一种有效的废水处理方法。
未来的研究可以着重解决过硫酸盐的激活和氧化反应过程的效率问题，提高过硫酸盐氧化处理脱硫废水的处理效果，以实现废水的资源化和环境的可持续发展。
外场效应强化过硫酸盐氧化技术去除有机污染物的研究进展
第 35 卷 第 1 期环 境 科 学 研 究Vol.35，No.1 2022 年 1 月Research of Environmental Sciences Jan.，2022外场效应强化过硫酸盐氧化技术去除有机污染物的研究进展陈妍希1，严登明2，朱明山1*1. 暨南大学环境学院, 广东省环境污染与健康重点实验室, 广东广州 5114432. 黄河勘测规划设计研究院有限公司, 河南郑州 450003摘要：环境中难降解有机物对生态环境及人体健康构成了巨大的威胁. 近年来，外场效应活化过硫酸盐高级氧化技术在环境治理中得到了广泛研究. 为进一步明确外场效应强化过硫酸盐活化技术的微观机制和污染物去除效能并拓宽其应用范围，综述了包括热场、US(ultrasonic，超声)场、电场、光场、磁场及压电场6类常见外场辅助过硫酸盐活化去除有机污染物的研究进展. 结果表明：①热场、US场、电场及光场强化过硫酸盐活化技术去除污染物的效能、活化机理和实际应用价值已被进行详细的研究.②在上述场效应中，磁场仅应用于提高Fe0及相关复合物活化过硫酸盐的效果；而压电效应活化过硫酸盐技术作为新兴的技术手段，其相关的研究报告非常少. ③目前的研究仍存在一些不足，如外场效应强化过硫酸盐活化技术的能源利用率、经济成本和实际应用潜能，以及降解过程中副产物的生态毒性等问题仍未进行深入的研究；压电强化过硫酸盐活化技术中压电材料和压电源的选择以及活化机理等内容依然存在空白；需解决多场耦合活化过硫酸盐技术存在的兼容性问题，其应用潜力也需进行评估.研究显示，外场效应强化过硫酸盐氧化技术具有高效的有机物去除能力，可以为推动过硫酸盐氧化技术在水污染控制方面的进一步发展提供更多的技术支撑.关键词：外场效应；过硫酸盐氧化技术；有机污染物中图分类号：X52文章编号：1001-6929（2022）01-0131-10文献标志码：A DOI：10.13198/j.issn.1001-6929.2021.07.08Recent Progress in Removal of Organic Pollutants by External-Field Effect Enhanced Persulfate Oxidation ProcessesCHEN Yanxi1，YAN Dengming2，ZHU Mingshan1*1. Guangdong Key Laboratory of Environmental Pollution and Health, School of Environment, Jinan University, Guangzhou 511443, China2. Yellow River Engineering Consulting Co., Ltd., Zhengzhou 450003, ChinaAbstract：Organic pollutants in the environment pose a huge threat toecological environment and human health. In recent years, the external-field effect enhanced persulfate advanced oxidation technology has been widely developed. In order to clarify its mechanism and broaden the application of persulfate oxidation technology, recent research on the removal of organic pollutants by persulfate oxidation under external fields (viz. thermal, US (ultrasonic), electric, light, magnetic and piezoelectric fields) enhancement is summarized. The results show that these external fields bring new pathways for persulfate activation and enhanced degradation efficiency of organic pollutants removal. However, the current investigation still has some limitations. For example, the energy efficiency,economic cost potential, practical application of external-fields effect enhanced persulfate oxidation technologies, and the ecotoxicity of by-products produced in the degradation process still lack in-depth investigation. Besides, the mechanism of the piezo-activation of persulfate, and thecompatibility in practical operation of multiple-fields enhanced persulfate oxidation need to be further investigated.This study exhibits high organic pollutants removal efficiency by usingexternal-field effect to enhance persulfate advanced oxidation process, which provides收稿日期：2021-06-07 修订日期：2021-07-04作者简介：陈妍希(1996-)，女，广东汕头人，ccchenyanxi@.*责任作者，朱明山(1985-)，男，安徽合肥人，教授，博士，博导，主要从事环境催化研究，zhumingshan@基金项目：广东省自然科学杰出青年基金项目(No.2020B1515020038)；广东省“珠江人才计划”青年拔尖人才项目(No.2019QN01L148)Supported by Natural Science Foundation of Guangdong Province，China (No.2020B1515020038)；Pearl River Talent Recruitment Program of Guangdong Province， China (No.2019QN01L148)a new direction to develop high-performance persulfate advanced oxidation technology in water treatment.Keywords ：external-fields effect ；persulfate oxidation processes ；organic pollutants近年来，有机污染物被广泛应用于工业、医药业、农业及养殖业等行业中[1-2]. 由于这些污染物具有稳定的化学结构[3-4]，传统的废水处理工艺不足以完全去除污染物，排放的有机污染物将流入地表水土及地下水中，导致严重的药物污染问题[5]. 目前的研究[6-11]表明，包括在中国、西班牙及澳大利亚等国家的环境水体及土壤中均已频繁检出多种有机污染物. 虽然目前在环境中只观察到痕量或超痕量的有机污染物的存在，但其在水土中的长期富集无疑会对生态环境及人体造成潜在的威胁[12]. 因此，基于当前的环境污染问题，开发先进的污染物处理技术十分迫切.AOPs(advanced oxidation process ，高级氧化技术)可以产生高反应自由基〔主要是·OH (hydroxyl-radical ，羟基自由基)〕，被认为是一种处理新兴难降解有机物的有效手段[13-15]. 其中，基于SO 4−·(sulfateradical ，硫酸根自由基)的AOPs 近年在水土环境治理中引起了极大的关注. 相比于·OH ，SO 4−·显示出更高的氧化还原电位(E 0=2.5~3.1 V)和更长的寿命(t 1/2=30~40 μs)[16-18]. 此外，相比于其他氧化剂如H 2O 2(hydrogen peroxide ，过氧化氢)和KMnO 4(potassium permanganate ，高锰酸钾)，可产生SO 4−·的氧化剂过硫酸盐〔包括PMS(peroxomonosulfate ，过一硫酸盐)和PDS(peroxodisulfate ，过二硫酸盐)〕具有稳定性强、pH 适应能力高及成本低等优点，在应用于有机污染物的去除上显示出一定的优势[19-21]. 然而过硫酸盐的氧化性有限，需要采用不同的方法对其进行活化.过硫酸盐活化方法主要分为外场能量输入及催化剂投加两大类. 相比于催化剂直接投加的活化方法，直接输入如热、光、US(ultrasound ，超声)、电场或磁场等外场能量是一种灵活且控制的策略[22]，可以在增强过硫酸盐活化效果的同时避免催化剂添加后产生的二次污染问题. 此外，不同场具有独特的活化机制和优势，这些都可能极大地影响过硫酸盐活化的效果. 外场效应强化过硫酸盐活化的基本类型及其优缺点等差异对比如 图1和表1所示. 目前，已有的过硫酸盐研究主要集中于找寻合适的方式实现过硫酸盐的高效活化以及综述近年来不同方法活化过硫酸盐降解有机污染物的研究进展. 例如：Pang 等[16]综述了近年来碳基磁性纳米复合材料活化过硫酸盐去除有机物的进展；Yang 等[23]探究了光在过硫酸盐氧化技图 1 外场效应强化过硫酸盐活化的基本类型Fig.1 The types of persulfate activation underexternal field enhancement表 1 不同外场效应强化过硫酸盐活化技术的对比Table 1 Comparison of different external-field effect enhanced persulfate oxidation technology外场强化机制优点缺点应用场景热场热能提供能量操作简单、活化效果明显外加热源能耗大、操作困难主要为实验室研究阶段；可应用于实际环境，利用可持续产生的热能实现连续的热场活化超声场空化效应释放能量环境友好、高效电能耗费大、无法大面积应用主要为实验室研究阶段，可用于污染土壤修复电场电能提供能量；水分解或过渡金属的价态转移提供电子无毒、高效成本高、操作复杂、无法大面积应用主要为实验室研究阶段光场光能提供能量；电子-空穴分离效率提供电子环境友好、成本低、易获得、效率高光利用率低，大部分为紫外和可见光主要为实验室研究阶段；可应用于实际环境，利用实际太阳光实现清洁环保的活化磁场弱磁场加速Fe 0腐蚀成Fe2+不引入其他能源及化学物质应用范围窄、研究内容少仅实验室研究阶段压电场机械力实现材料内部极化，提供电子和空穴能源效率高应用范围窄、研究内容少仅实验室研究阶段132环 境 科 学 研 究第 35 卷术处理废水过程中的作用. 然而，这些研究并没有对外场效应强化下过硫酸盐活化技术去除污染物的总体进展及成果进行统计和分析，也没有对其优势和未来发展方向进行评估. 该文在已有研究基础上，梳理了近年来的外场效应强化过硫酸盐活化技术去除有机污染物的研究成果，总结了不同场效应辅助过硫酸盐活化的效果和优势，并对其未来的发展提出建议，以期为更加高效地处理环境污染提供实际有效的参考.1 热场作为最常见的外场辅助策略之一，热场是活化过硫酸盐的传统方法. 已有研究[24-25]表明，过硫酸盐可以通过吸收热场产生的热能断裂其O−O键，进而生成SO4−·和·OH. 与PMS相比，PDS在热活化中的应用更广泛[26]. 当热场温度>50 ℃时，产生的能量可以使PDS的O−O键断裂并产生SO4−·[26]. 产生的SO4−·可以在较高温度下迅速与水反应生成·OH[26]. 近20年的研究主要集中于温度对污染物去除率以及PDS 消耗速率的影响[27-29]. 大量试验表明，在受控的温度范围内，污染物的反应速率随着温度的升高而提高[25,27]. 然而，温度的升高同时可能加速各种副反应(如SO4−·或·OH的重组等)的发生，限制污染物的去除效率[30]，因此，其应用于实际污染水土中具有一定的难度. 为更好地将热场能量应用于实际环境中，近年来研究内容逐渐转移到实际热能的应用和利用热能处理难去除的实际废物中[30-34].使用可再生能源用作热源可以通过持续热能的产生实现连续的热场活化PDS，是一种可靠的实际应用手段. Forouzesh等[30]使用卤素灯泡作为热辐射源，首次在连续系统中研究热活化PDS对污染物的去除. 试验结果表明，无论是在间歇还是连续的热催化活化反应系统中，MTZ(metronidazole，甲硝唑)都能在温度大于70 ℃时起到大于90%的去除率[30]. 此外，工业生产过程中产生的大量废热(温度通常为60~120 ℃)[35]也可以活化PDS. 在40、60和90 ℃下，矿化70%的原水〔天然有机物的主要成分HA(humic acid，腐殖酸)〕分别需要168、24和1 h. 此外，HA的芳香结构在40 ℃下受到明显的破坏，并且超滤膜结垢问题显著改善[34]. 因此，废热活化有望成为一种可持续且低成本的水处理方案，而后续研究也将在真实环境下研究废热活化的处理效果.此外，热场辅助过硫酸盐活化的研究也逐渐集中于对实际水体复杂污染物的处理中. Bruton等[33]在原位化学氧化条件下用热活化PDS处理含多种氟化和非氟化表面活性剂的水成膜泡沫，结果表明，全氟烷基酸前体化合物被有效转化为短链全氟羧酸盐产物，使其更难被回收并可能对环境造成更大的危害.此外，在水力压裂条件下，单独的水力压裂添加剂糠醛也可以很快被PDS氧化，但加入化学添加剂会减慢糠醛的降解[32]. Zrinyi等[31]深入研究了热场温度对PDS活化降解苯甲酸的转化途径和产物分布的影响，结果表明温度的变化不仅控制SO4−·和·OH的生成速率，并且影响苯甲酸的脱羧机理和转化产物的分布.基于近年来热场辅助过硫酸盐活化技术的研究进展，使用可再生或可持续资源作为热源提供活化过硫酸盐的热量去除实际污染虽然是一个可行的技术，但使用过程中依然存在污染物降解速率受限以及转化产物毒性较高等问题. 因此，后续依然需要对热场强化过硫酸盐活化技术去除真实环境样本进行深入研究，并重视产物的毒性及迁移转化机制.2 US场US强化过硫酸盐活化技术作为一种新兴的技术手段，其主要原理是频率超过20 kHz的声波在液体介质中产生空化效应，导致气泡收缩、膨胀及破裂等一系列动态过程的发生[36-37]. 气泡水会分解产生·OH 攻击过硫酸盐，而气泡因破裂具有高压和高温，也可以作为局部“热点”释放出巨大的能量激活过硫酸盐[38].近年来，US辅助过硫酸盐活化氧化技术作为一种环境友好且高效的AOPs，在有机污染物的去除上起到了明显的协同作用，例如，SMT(sulfamethazine，磺胺二甲嘧啶)、CBZ(carbamazepine，卡马西平)、DCF(diclofenac，双氯芬酸)分别在30、120和200 min 内达到100%、90%和100%的降解率[39-41].此外，Yang等[42]综述了近年来US活化过硫酸盐在去除污染物方面的研究，并对US功率、US频率、温度和pH等反应影响因素进行了总结和分析，表明US辅助过硫酸盐活化技术是难处理有机废水处理的有前途的替代技术. 相比于US活化PMS技术，目前大多数研究主要集中于US辅助PDS活化技术. 由于具有不同的分子结构和特性，PDS和PMS在特定条件下表现出不同的有机物分解速率. Lee等[43]以IBP (ibuprofen，布洛芬)作为模型污染物研究了PDS和PMS在不同US频率下的活性差异，结果表明不论是PDS还是PMS，当US频率为1 000 kHz时，IBP 的降解效率最好. 值得注意的是，当频率相同时，US 活化PDS对IBP的去除效率高于US活化PMS，且表现出最小的单位电能消耗量[43].此外，当前大部分研究均集中于环境水介质，其他环境介质如土壤环境下US辅助过硫酸盐活化的第 1 期陈妍希等：外场效应强化过硫酸盐氧化技术去除有机污染物的研究进展133技术发展仍然有限. Lei等[44]将US辅助技术引入土壤系统中促进土壤团聚体的分解，并利用US激活PDS有效氧化去除DHC(diesel hydrocarbons，柴油碳氢化合物). 试验结果表明，产生的自由基、US过程的轻微热分解以及PDS的直接氧化三者的共同作用是造成DHC降解的主要原因. 然而，其降解效率依然有限，16.25 g/kg柴油只达到约28.0%的去除率. 此外，US强化过硫酸盐活化技术应该应用于实际土壤中，而不是仅在加标土壤中进行试验. 基于此，Lei 等[45]进一步将单频US替换成双频US，评估了双频US辅助PDS活化技术在实际土壤修复中降解总石油烃的降解动力学和机理. 试验结果表现出双频US 和PDS高效的协同作用，在180 min内实际土壤中观察到了88.9%的总石油烃去除率.基于近年的进展研究，US效应强化过硫酸盐活化技术的机理较为明晰，并且在土壤及水体环境中均得到了有效的污染物去除效果. 然而，US技术依然需要耗费一定的电能，且如何将其大面积应用于实际水土环境污染中还尚未可知. 因此，US效应强化过硫酸盐活化技术在实际应用方面仍具有很大的发展空间.3 电场与电场引入芬顿工艺的目的相似，电场引入过硫酸盐技术中的最初目的是解决金属活化过硫酸盐技术中金属离子的难回收及难再生等问题. Wu等[46]在Fe2+活化PDS的工艺中直接施加电场，观察到AO7(acid Orange 7，酸性橙7)的脱色效果显著增强.此外，Wang等[47]分别以铁片和石墨棒作为牺牲阳极和阴极，利用施加电流时阳极原位生成的Fe2+活化PMS产生ROSs(reactive oxygen species，活性氧物种)攻击污染物，产生的Fe3+在阴极被还原以实现Fe2+的再生. 基于以上发展，电场逐渐应用于过硫酸盐活化技术中.作为产生SO4−·最有效方法之一，近年来电场强化过硫酸盐活化技术处理实验室以及实际废水中有机污染物被进行了广泛的研究. 电活化过硫酸盐具有无毒、价格低廉、效率高及产生的·OH选择性高等优点[48]，其主要机理是利用电场产生的能量直接活化过硫酸盐，或者通过水的分解或过渡金属的价态转移等间接提供电子活化过硫酸盐[49]. 活化过程生成的SO4−·可以直接与污染物发生氧化还原反应，也可以在很宽的pH范围内与水反应产生·OH再进一步攻击有机污染物[50]. 此外，电活化过硫酸盐处理技术也可以通过直接氧化和非自由基氧化实现污染物的去除. 例如，Song等[49,51]首次使用具有多种官能团的碳材料(包括多壁碳纳米管、石墨、碳黑和粒状活性炭)作为阳极进行电活化过硫酸盐，发现有机污染物的降解归因于非自由基、·OH和SO4−·氧化的共同作用. 以Ti/Pt电极为工作电极，电活化PDS技术表现出选择性氧化去除有机污染物的能力，其中PDS氧化、直接电解和非自由基氧化是造成污染物降解的原因[52]. 此外，与传统过硫酸盐技术不同，电化学反应通常在电极表面发生，因此产生的活性自由基(如OH和SO4−·)也常吸附于电极表面而不是在反应溶液中[52]. Liu等[53]分别使用ACF(activated carbon fiber, 活性碳纤维)/Ti/Pt和Ti/Pt作为阴极和阳极，提出了一种新型且可持续的电活化PDS的方法. 通入电流后，一方面自由电子可以注入到ACF的表面上，产生·OH 和SO4−·攻击吸附于ACF表面的污染物；另一方面，Ti/Pt阳极也可以吸附PDS并增强污染物在Pt表面的直接氧化.近年来，大量文献还研究了不同反应条件(如过硫酸盐的浓度、电极材料、电流密度、pH和电解质等)对电效应强化过硫酸盐活化技术去除污染物的影响，结果表明，过硫酸盐浓度和电流密度的增加一般有助于污染物的去除，而pH和电极材料的差异则会根据试验内容产生不同的影响[54-57].基于上述研究进展，电场效应强化过硫酸盐活化技术是处理有机污染物的有效手段. 然而，在实际污染环境中如何更高效和更具成本效益的去除污染物仍然存在挑战. 因此未来的研究方向应利用电场的优势着眼于减少能量及过硫酸盐的输入，优化出最佳的试验条件，并尽量减少二次污染(如铁泥等的产生).4 光太阳光包括约3%的UV(ultraviolet light，紫外光)、44%的VL(visible light，可见光)和53%的NIR (near infrared light，近红外光)，具有成本低、操作简单和效率高等优点，是一种可再生的清洁能源[58]. 近年来大量的文献对光辅助过硫酸盐活化技术进行了研究和调查，主要包括：①UV直接激活过硫酸盐；②VL在均相或非均相体系中强化过硫酸盐活化；③NIR照射下光热转换活化过硫酸盐.UV照射产生的能量可以有效激活PMS和PDS 产生ROSs(活性氧物种)并高效降解有机污染物，无需添加其他催化剂，被认为是一种环境友好的活化方式，近年来已得到了广泛的研究[59-63]. 例如，Li等[61]探索了单独UV和UV活化PDS分别降解PCMX (4-chloro-3,5-dimethylphenol，4-氯-3，5-二甲基苯酚)的差异，结果表明与单独UV光照相比，UV/PDS体134环 境 科 学 研 究第 35 卷系中产生的SO4−·是促进PCMX快速降解的主要原因.开发基于VL或NIR活化的过硫酸盐体系是一种提高太阳光利用率的策略，但VL的能量不足以直接活化过硫酸盐. 在均相体系中通过光敏化或LMCT (ligand-to-metal charge transfer，配体金属的电荷转移效应)激活过硫酸盐是有效利用VL的常见手段. Achola等[64]使用Co-FeO x作为催化剂，在VL照射下活化PMS降解敏化染料AO2(acid Orange 2，酸性橙2). AO2作为光敏化剂在VL光照下可以加速Co3+/Co2+的循环，并通过产生活性自由基团促使AO2脱色. Yin等[65]研究发现，有机污染物SMX(sulfamethoxazole，磺胺甲恶唑)可与Fe3+形成络合物，在VL的诱导下通过LMCT将Fe3+原位还原成Fe2+，从而有效激活PDS降解SMX，实现“以污治污”. 此外，在VL照射下直接添加光催化剂也可以有效活化过硫酸盐. 过硫酸盐在光照条件下可以通过捕获光催化剂的光生电子进行自活化以产生·OH或SO4−·等ROSs，同时有效分离光生电子-空穴对并提高催化剂的光催化活性[66].例如，VL照射下MIL-100(Fe)(Fe-based metal organic framework，铁基金属有机骨架)产生光生电子和空穴，电子转移到MIL-100(Fe)的表面将Fe3+还原成Fe2+. PDS通过捕获光生电子和Fe2+产生ROSs并在180 min 内去除几乎100%的SMX[67].目前多数研究都集中于探索UV和VL区域中的光反应，而太阳光中一半为NIR区域. 由于涉及NIR区域的光反应会带来强烈的热效应，因此利用NIR产生的热效应活化过硫酸盐可能是一种有效的手段. 笔者所在课题组以典型的光热材料MoS2为催化剂，首次研究了NIR照射下光热转换活化PDS的过程，试验表明，在808 nm的激光照射下，从光能转换而来的局部热量可以将反应溶液的温度升至45 ℃并直接激活PDS以提高污染物的去除率[68]. 该研究本质上通过充分利用太阳光谱中NIR区域产生的能量，发挥热场与光场耦合活化的作用，从而提高有机污染物的去除率.总之，近年来的研究表明光辅助过硫酸盐技术可以显著提高污染物去除率，其机理也被进行深入的探究. 然而，目前的研究多数集中于UV和VL，而太阳光中一半区域为NIR，因此需要拓展光的利用. 此外，利用光反应中产生的热效应活化过硫酸盐的技术是一种有前途的环境修复技术，对此进行深入的研究可以最大程度地利用太阳光.5 磁场由于磁场可以通过改变材料的微观结构引起材料性质的变化，进而影响化学反应，磁化学作为一门新兴的学科逐渐得到关注与发展[69]. 数10年来，磁场被广泛应用于废水处理中，主要用于分离磁性材料或与Fe0耦合去除重金属和有机污染物[69-70]. 自1994年起， Fe0开始作为Fe2+的替代品用于水处理中，并且在过硫酸盐活化方面展示出较高的活性[71]. 然而，在处理废水过程中，溶解的O2、H2O、NO3−等会消耗大量的Fe0，导致其钝化并降低反应性. WMF(weak magnetic field，弱磁场)可以加速Fe0腐蚀成Fe2+，且产生的永磁体没有引入其他能源及化学物质，被认为是改善Fe0反应性的有前途的手段.Guan的研究团队在2014年首次将WMF引入Fe0/PDS体系中，并观察到酸性橙G的去除率提高了28.2倍[72]. 通过深入的机理研究，李锦祥等[73]发现施加WMF可产生不均匀磁场并磁化Fe0，其中，洛伦兹力通过减小Fe0表面的扩散层厚度改善其传质效果；磁场梯度力使具有顺磁性的Fe2+从磁感应强度低的位置往高的迁移，导致Fe0的腐蚀产物均匀分布于颗粒表面，进而改善Fe0的反应活性. Du等[74]的研究进一步发现，WMF的添加可以大大增强Fe0/PDS去除SMX的效率，但不会改变原工艺产生的ROSs类型，只是加速了Fe2+的释放.此外，Fe0的衍生材料在WMF的作用下也观察到高效的过硫酸盐活化效果.例如，沸石负载的Fe0在WMF的磁化作用下活化PDS的效果明显提升，其对AO7的去除率相比原工艺提高了2~3倍[75]. 然而，在实际水处理应用中仍无法将WMF大面积应用于Fe0活化过硫酸盐的技术中. 因此，利用Fe0的铁磁记忆特性，磁场预磁化手段处理Fe0被作为一种有效的改进手段并逐步应用于Fe0/PDS工艺中. 大量试验结果证明，预磁化后的Fe0可以有效改善PDS的活化能力和拓宽pH的应用范围，2,4-DCP(2,4-Dichlorophenol，2,4-二氯苯酚)[76]、OG(orange anthraquinone dyes，橙蒽醌染料)[77]、RhB (Rhodamine B，罗丹明B)[78]和p-ASA(p-aminopheny-larsonic acid，对氨基苯胂酸)[79]等有机污染物都可以被有效去除. 此外，Chen等[79]首次将预磁化Fe0/PDS 工艺应用于芳香有机砷化合物(以p-ASA为代表)的去除，并研究了降解过程中消毒副产物的生成，结果表明预磁化的处理可以提高p-ASA的去除率(99.2%)并减少碳质消毒副产物的形成，但会增加含氮的消毒副产物的形成.综上，WMF的引入可以大大增强Fe0活化过硫酸盐的能力，在未来的实际应用上具有很高的潜力.目前对WMF的大多数研究都集中于污染物去除性第 1 期陈妍希等：外场效应强化过硫酸盐氧化技术去除有机污染物的研究进展135能的探索和试验条件的优化，其相关的机理依然需要更深入的探究. 此外，预磁化Fe0活化过硫酸盐的研究仅局限于实验室规模. 因此，后续研究应着眼于实际水处理环境，进行较大规模的现场修复测试，并深入探索WMF及预磁化的Fe0的商业应用价值.6 压电场相比于其他的催化技术，压电催化具有更高的能源效率[80]. 压电效应是一种物理现象，当压电材料在受到风、潮汐及水流等外界环境力的作用下发生机械变形时，其材料表面产生压电势，并出现正负相反的电荷[80-82]. 据报道显示，压电场提供的充足的正负电荷可以直接攻击污染物，防止光电子-空穴复合[83-86].因此，近10年来压电催化技术主要用于直接分解污染物，或作为一种耦合技术提高光催化效率. 2020年，Zhu的研究团队和He的研究团队相继提出压电催化产生的电荷也有望通过攻击过硫酸盐的O−O键激活过硫酸盐，以提高污染物的去除率[87-88]. 压电活化过硫酸盐技术开始引起人们的关注.目前，压电活化过硫酸盐去除有机污染物的相关文献仅有4篇. 为了给予足够的压电形变以产生更多的电荷，文献均以超声作为压电源应用于实验室研究中. Zhu的研究团队和He的研究团队均使用传统的压电材料BaTiO3为催化剂，分别活化PDS和PMS 用于降解污染物IBP和BTH(benzothiazole，苯并噻唑)，试验结果表明，压电效应可以有效激活PDS和PMS并达到高效的污染物去除率，分别可以在60和30 min内去除99%的IBP和92%的BTH[87-88]. Ao的研究团队[89]使用MoS2作为2D压电催化剂模型激活PMS以高效降解苯酚，并通过试验和DFT (density functional theory，密度泛函理论)计算，确定了2D压电材料催化PMS活化过程的内在机理主要是：①PMS被MoS2形变产生的负电荷还原成·OH 或SO4−·；②PMS和MoS2形变产生的正电子的相互作用产生SO5−·，且进一步生成SO4−·，最后在超声协助下通过水解转化成·OH；③MoS2本身也可以通过钼离子的变价活化PMS进而产生ROSs[89]. 以上研究均为将压电和AOPs相结合控制水污染的应用提供了可行性. 此外，为了提高压电材料的性能，Chen 等[90]构建了BaTiO3/MoS2压电异质结，其成功减少了载流子重组，研究证明，结合BaTiO3和MoS2可以增强压电效应，提高活化PMS的效率并在40 min内达到了90%的ORZ(ornidazole，奥硝唑)去除率，提供了一种通过构建压电材料异质结来增强压电激活过硫酸盐的新想法.总之，目前的研究结果表明压电活化过硫酸盐是一种有潜力的应用于水处理的技术手段，但其深入的机理研究以及实际应用价值仍有待挖掘，需要大量的试验探究其未来的发展方向及可行性. 后续的研究应集中于压电材料的选择、活化机理的研究及其在实际水处理中的应用潜力探究等方面.7 结论与展望a) 热场、US场、电场及光作为传统的活化过硫酸盐技术手段，在有机污染物去除中展现出优异的性能及广泛的应用前景，其效能、活化机理和实际应用价值被详细地研究，是目前研究较为深入的外场效应强化过硫酸盐活化手段. 然而，其能源利用率、经济成本等与实际应用相关的部分仍需进行探究.b) WMF辅助过硫酸盐活化技术的研究重点均集中于通过WMF强化Fe0及相关复合物活化过硫酸盐的效能，而未有研究讨论WMF在其他材料上的应用潜力. 未来的研究除了着眼于WMF和预磁化的Fe0的商业应用价值和实际应用潜力的探索外，还需尝试开发利用WMF提高过硫酸盐活化的其他方法，通过比较筛选更加经济高效的活化手段.c) 压电效应活化过硫酸盐技术作为新兴的技术手段，其相关的研究报告非常少. 虽然目前的研究表明压电效应活化过硫酸盐是去除有机污染物的有效方法，但压电材料和压电源的选择以及压电活化过硫酸盐的机理等内容依然存在空白，未来需进行更深入的探索.d) 目前，已有文献使用多场耦合活化过硫酸盐技术对有机污染物进行去除. 由于不同场的辅助机理和活化过硫酸盐的能力不同，后续研究应考虑多场耦合的可行性及兼容性问题，并考虑多场耦合的成本及实际应用潜力.e) 除有机污染物外，降解过程中产生的降解副产物也可能对实际环境造成威胁. 后续研究应探究降解副产物的生态毒性，并以污染物的矿化作为环境修复的最终目的. 此外，环境污染水体中一般存在不止一种污染物，有必要以实际污染水体为对象，探究外场效应强化下过硫酸盐活化技术去除多种污染物的效果.参考文献(References)：CHEN Y X, YANG J L, ZENG L X, et al. Recent progress on theremoval of antibiotic pollutants using photocatalytic oxidationprocess[J]. Critical Reviews in Environmental Science andTechnology, 2020. doi:10.1080/10643389.2020.1859289.［1］WANG X D, YIN R L, ZENG L X, et al.A review of graphene-［2］136环 境 科 学 研 究第 35 卷。
FeS2O82-系统用于水中有机物的降解综述
第50卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.50，No. 12 2021年12月 Liaoning Chemical Industry December，2021基金项目：辽宁省教育厅项目（项目编号：JZL202015406）。
收稿日期： 2021-05-17Fe/S 2O 82-系统用于水中有机物的降解综述陈玉，高艳娇*，罗嘉诚（辽宁工业大学土木建筑工程学院， 辽宁 锦州 121001）摘 要：不同价态的铁能够激活过硫酸盐产生自由基降解水中的有机物。
对铁激活过硫酸盐的原理、降解反应的影响因素进行了综述。
对研究现状和前景进行了探讨，以推进铁激活过硫酸盐降解有机污染物的研究与应用。
关 键 词：铁及其离子；过硫酸盐；激活；氧化；自由基中图分类号：TQ085+.4 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2021）12-1823-04在有机化学工业的飞速发展下，化学产品的种类和成分越来越复杂，导致了水体污染物的种类增多，处理难度增大。
甚至有些物质即便浓度很低也会影响水生生物新陈代谢，通过食物链不断积累到人体，威胁人类健康。
污水厂的常规生物处理工艺对难生物降解的污染物难以消除，而可以产生大量自由基的高级氧化技术（AOPs）得到了越来越多人们的关注[1]。
较早的高级氧化工艺主要以催化过氧化氢(H 2O 2)或臭氧(O 3)产生氧化能力强的羟基自由基（·OH，其氧化电位为1.95~2.8 V）来降解有机物，比如O 3/H 2O 2、O 3/UV 、H 2O 2/UV 、O 3/H 2O 2/UV 和Fe 2+/H 2O 2（芬顿）工艺0-0。
然而这些工艺会大量使用O 3和H 2O 2，这两种物质稳定性较差并且储存和运输困难。
常用的芬顿工艺最佳反应pH 值较低(通常在3.0左右)，还有反应过程中产生的大量污泥需要处理0。
可采用激活过硫酸盐（PS）生成硫酸根自由基来氧化有机物的方法对传统高级氧化工艺进行改造。
过硫酸盐活化技术降解污染物的研究进展
过硫酸盐活化技术降解污染物的研究进展徐文思;彭伟;张星;李晨旭;刘杰【摘要】We briefly introduce physical and chemical properties of persulfate(PS),and emphasize the PS ac-tivation technology,including transition metal ions activation,transition metal activation,carbon activation,and thermal activation,etc.Meanwhile,we summarize the activation mechanism and the application of activated PS in the degradation of organic matter,and propose the main research directions and the technical improvement di-rections of PS activation technology in the future.%简单介绍了过硫酸盐的物理和化学性质,重点介绍了过硫酸盐的活化技术,如过渡金属离子活化、过渡金属活化、碳活化、热活化等,并对活化机理及活化过硫酸盐在有机物降解中的应用进行了简述,提出了过硫酸盐活化技术未来的主要研究方向以及技术改进方向.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】5页(P14-18)【关键词】过硫酸盐;硫酸根自由基;活化;污染物;过渡金属【作者】徐文思;彭伟;张星;李晨旭;刘杰【作者单位】陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331【正文语种】中文【中图分类】X703.1无处不在的无机物和有机物导致的全球污染越来越严重，致使全球约超过25%的人口遭受水污染带来的健康和卫生问题[1]，尤其是在人类发展指数(HDI)较低的许多非洲和亚洲国家，地表水和地下水的污染直接导致缺水。
活化过硫酸盐氧化法修复有机污染土壤的研究进展
活化过硫酸盐氧化法修复有机污染土壤的研究进展摘要：过硫酸盐在不同活化因子的作用下可产生具有强氧化性的硫酸根自由基（SO4–·），能氧化分解众多的有机化合物，同时因其具有的氧化能力强、反应速度快及应用范围广等特点，近年来在环境污染治理领域备受关注。
本文在对活化过硫酸盐氧化机理分析的基础上，综述了国内外利用过渡金属离子、氧化剂、热、强碱及联合活化等多种方式活化过硫酸盐修复有机物污染土壤的研究现状，并对活化过硫酸盐修复污染土壤的影响因素如氧化剂的添加量及添加方式、初始pH 和反应时间进行了综述。
此外，对活化过硫酸盐氧化法与电动修复、微生物修复、表面活性剂洗脱、固化稳定化等技术在土壤修复中的联合应用同样进行了的阐述。
最后提出了活化过硫酸盐应用于土壤修复领域存在的问题，并对今后的研究方向进行了展望。
关键词：过硫酸盐；氧化；活化；自由基；修复；有机污染物随着城市的现代化及经济的高速发展，城市布局和结构有了很大的调整，众多企业和工厂的搬迁、关停等产生的污染场地在二次开发和再利用的过程中，遗留的土壤污染问题犹如一颗“定时炸弹”，对生态环境及人群健康造成威胁。
如何有效解决遗留污染场地的污染土壤问题现已迫在眉睫，国内外众多学者对这一问题展开了不断的探索。
有机污染土壤的修复方法有原位修复和异位修复两种。
其中，原位化学氧化是将化学氧化剂加入污染原位区域，污染物由于氧化剂的强氧化性而被分解转化为小分子无害物质的方法，该方法因其氧化范围宽、降解效率高、修复周期短等特点成为环境领域的研究热点。
近年来，化学氧化技术已经在有机污染土壤的应用方面取得了较大进展，呈现出显著的修复效果。
选择合适的氧化剂是决定土壤修复效率的关键因素之一，氧化剂要求不仅氧化性强，而且本身及氧化产物对环境危害小。
目前应用于有机污染物降解的化学氧化剂包括Fenton 试剂、O3、高锰酸钾、活化过硫酸盐等。
高锰酸钾（氧化还原电位E0 =1.68V）性质稳定，易与含π 键的有机物反应，但本身容易被土壤中的天然有机质所消耗，同时产生的二氧化锰沉淀影响氧化剂在空隙中的传递，且存在污染地下水的风险；同样具有环境友好性的Fenton 试剂氧化范围宽、反应速度快，但羟基自由基产量不稳定，且易与土壤组分选择性剧烈反应，限制了自由基与污染物接触氧化的机会，同时对环境pH 范围要求较窄；臭氧（氧化还原电位E0 =2.07V）及其形成的自由基氧化能力较强，且二次污染小，但由于其为气态，纵向传输距离短，易受到传质和溶解性的限制而影响修复效果[6]。
新型过硫酸盐活化技术降解有机污染物的研究进展
基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术研究进展
基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术研究进展基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术研究进展引言：随着工业化进程的加快，有机物污染问题日益严重。
传统的生物降解和化学降解方法虽然可以一定程度上处理有机物污染，但存在效率低、副产物多、操作复杂等问题。
过硫酸盐高级氧化技术作为一种新兴的氧化技术，具有高效、经济、环境友好等特点，已成为有机物废水处理的研究热点。
其中，基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术因其在反应活性和选择性上的优势，受到广泛关注。
本文将对基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术的研究进展进行综述。
一、基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术的原理过硫酸盐高级氧化技术是指通过氧自由基在反应中对有机物进行氧化降解的一种方法。
而基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术则是利用过渡金属离子对过硫酸盐进行激活，提高其活性和选择性。
过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术主要包括两个步骤：过渡金属离子活化过硫酸盐生成硫酸盐自由基，自由基与有机废水中的有机物发生氧化反应。
二、基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术的应用研究1. 过渡金属选择与催化活性研究不同过渡金属离子对过硫酸盐的激活能力和催化活性具有差异。
研究人员通过调节过渡金属离子的种类和浓度，探究催化剂对过硫酸盐的活性影响。
近年来，铁、钴、铜等过渡金属离子催化活性的研究取得了一定的进展。
2. 催化剂载体材料的选择和性能研究催化剂载体材料的选择和性能对过硫酸盐高级氧化技术的应用具有重要意义。
研究人员通过改变载体材料的结构、孔隙和酸碱性质，提高催化剂的活性和稳定性。
介孔材料、纳米材料和薄膜材料等广泛应用于基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术中，并取得了良好的研究效果。
3. 反应条件优化研究反应条件的优化对于提高基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术的效果至关重要。
温度、pH值、溶液浓度、氧气的供应等条件的选择和控制能够明显影响该技术的反应速率和降解效果。
近年来，研究人员针对不同有机废水，通过改变反应条件，提高了基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术的效果。
活化过硫酸盐高级氧化技术的研究进展及工程应用
芳香族 分 子 存 在 供 电 子 基 团 如 氨 基 ! +1(" $ " 羧 基 ! +/($ 或烷氧基 ! +/M$ 时"反 应 速 率 会 加 快"而 当
芳香族分子中 存 在 夺 电 子 基 团 如 硝 基 ! +1/" $ 或 羰 基! * /$ 时"反应速率则会降低&’’ ( 因此"基于活化
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一般而言"随 着 温 度 的 升 高"热 活 化 过 硫 酸 盐 降
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过硫酸 盐 的 分 解 速 率 与 温 度 之 间 符 合 AOO6J>;CN公 式( ^D+RJ,JO等 &9’ 研究了不同温 度 下 活 化 过 硫 酸 盐
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过一硫酸盐的活化及其降解水中有机污染物机理的研究进展
2018年第38卷第5期化工环保ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY·505·过一硫酸盐的活化及其降解水中有机污染物机理的研究进展吴光锐1，2，王德军1，2，王永剑1，2，王帅军1，2，董 培1，2，赵朝成1，2（1. 中国石油大学（华东）化学工程学院，山东 青岛 266580；2. 石油石化污染物控制与处理国家重点实验室，北京 102206）［摘要］ 基于活化过一硫酸盐（PMS ）产生SO 4-·的新型高级氧化技术，在芬顿和类芬顿催化降解水中有机污染物的研究中占有重要地位。
本文从活化PMS 方法的特点和用途出发，对目前活化PMS 的主要方法进行了论述，并对活化PMS 降解水中有机污染物的机理进行了探讨，最后对该领域研究中存在的问题进行了分析。
指出，开发高效的协同活化PMS 的方法将成为该领域研究的必然趋势。
［关键词］ 过一硫酸盐；活化；硫酸根自由基；降解机理；应用；有机污染物 ［中图分类号］ X703 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1006-1878（2018）05-0505-09 ［DOI ］ 10.3969/j.issn.1006-1878.2018.05.004Research progresses on activation of peroxymonosulfate and its degradationmechanism to organic pollutants in aqueous solutionsWU Guangrui 1，2，WANG Dejun 1，2，WANG Yongjian 1，2，WANG Shuaijun 1，2，DONG Pei 1，2，ZHAO Chaocheng 1，2（1. College of Chemical Engineering ，China University of Petroleum （East China ），Qingdao Shandong 266580，China ；2. State Key Laboratory of Petroleum Pollution Control ，Beijing 102206，China ）Abstract ：A new type of advanced oxidation technology based on sulfate radicals ，produced by activation of peroxymonosulfate （PMS ），occupies an important position in Fenton catalysis and Fenton-like catalysis for degradation of organic pollutants in aqueous solutions. In this paper ，started from the traits and uses of the methods of activating PMS ，the main methods of activating PMS are summarized ，and the mechanisms of degrading organic pollutants in aqueous solutions by activating PMS are discussed. Finally ，the existing questions in this research field are analyzed. It is pointed out that the development of an ef ficient method for synergistic activation of PMS will be an inevitable trend in this research field.Key words ：peroxymonosulfate ；activation ；sulfate radicals ；degradation mechanism ；application ；organic pollutant［收稿日期］ 2017 - 12 - 25；［修订日期］ 2018 - 06 - 09。
铁基污泥炭活化过硫酸盐调理剩余污泥脱水的效能和机理研究
DOI ：10.19965/ki.iwt.2023-0220第 44 卷第 3 期2024年 3 月Vol.44 No.3Mar.，2024工业水处理Industrial Water Treatment 铁基污泥炭活化过硫酸盐调理剩余污泥脱水的效能和机理研究张静1，张彦平1，裴佳华1，贾小赛2，李一兵1，吕宁1（1.河北工业大学土木与交通学院，天津 300401； 2.天津创业环保集团股份有限公司，天津 300000）[ 摘要 ] 为了改善剩余污泥的脱水性能，采用铁基污泥炭（Iron-SBC ）活化过硫酸盐（PDS ）调理污泥。
研究了PDS 投加量、Iron-SBC 投加量、反应时间、反应温度以及初始pH 对剩余污泥脱水的影响，并分析了其机理。
结果表明：65 ℃条件下，在单位质量TSS 的PDS 投加量150 mg/g 、Iron-SBC 投加量350 mg/g ，初始pH=6.68时，经Iron-SBC/PDS 调理20 min 后，污泥毛细吸水时间、污泥比阻和泥饼含水率分别达到8.4 s 、5.4×1012 m/kg 、73.5%。
机理分析表明，调理过程中发生了氧化反应，原本紧密平整的污泥絮体和胞外聚合物被破解，结合水被释放，污泥中高亲水性的紧密型胞外聚合物（TB-EPS ）向松散型胞外聚合物（LB-EPS ）和溶解性胞外聚合物（S-EPS ）转化，对污泥脱水不利的蛋白质被氧化降解，TB-EPS 的减少和铁离子的中和作用使Zeta 电位上升；具有刚性结构的Iron-SBC 降低了泥饼的压缩系数，同时在Fe 3+絮凝作用下，污泥分形维数变大。
最终在“氧化-骨架构建”耦合作用下，剩余污泥实现了深度脱水。
［关键词］ 铁基污泥炭；过硫酸盐；污泥脱水；骨架构建体；胞外聚合物［中图分类号］ X703.1；TQ426 ［文献标识码］A ［文章编号］ 1005-829X （2024）03-0142-10Study on the waste activated sludge dewatering effect and mechanismconditioned by persulfate induced with iron -based sludge biocharZHANG Jing 1，ZHANG Yanping 1，PEI Jiahua 1，JIA Xiaosai 2，LI Yibing 1，LÜ Ning 1（1.School of Civil and Transportation ，Hebei University of Technology ，Tianjin 300401，China ；2.Tianjin Chuangye Environmental Protection Group Co.， L td.， T ianjin 300000，China ）Abstract ：In order to improve the dewatering performance of waste activated sludge ，iron -based sludge biochar （Iron-SBC ） activating persulfate （PDS ） was used to treat sludge. The effects of PDS dosage ，Iron-SBC dosage ，reac⁃tion time ，reaction temperature and initial pH on waste activated sludge dewatering efficiency were studied ，and the mechanism was also analyzed. The results showed that when the temperature was 65 ℃，the dosage of PDS per unit TSS was 150 mg/g ，the dosage of Iron-SBC per unit TSS was 350 mg/g ，the initial pH was 6.68，after being condi⁃tioned by Iron-SBC/PDS for 20 minutes ，the sludge capillary water absorption time ，sludge specific resistance and sludge cake moisture content decreased to 8.4 s ，5.4×1012 m/kg and 73.5%，respectively. The mechanism analysis in⁃dicated that oxidation reaction occurred during the process. The originally tight and flat sludge flocs and extracellu⁃lar polymers were cracked and the bound water was released. The highly hydrophilic tightly bound extracellular polymeric substances （TB-EPS ） in sludge were transformed into loosely bound extracellular polymeric substances （LB -EPS ） and soluble extracellular polymeric substances （S-EPS ），and the proteins which were unfavorable to sludge dewatering were oxidized and degraded. The decrease of TB-EPS and neutralization of positive iron ions in⁃creased the Zeta potential value. Iron-SBC with rigid structure reduced the compressibility coefficient of sludgecake. At the same time ，under the flocculation of Fe 3+，the fractal dimension of sludge became larger. Under the cou⁃pling action of “oxidation-skeleton construction ”，the waste activated sludge deep dewatering was realized.［基金项目］ 河北省在读研究生创新能力培养资助项目（CXZZSS2023022）开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：工业水处理 2024-03，44（3）张静，等：铁基污泥炭活化过硫酸盐调理剩余污泥脱水的效能和机理研究Key words ：iron -based sludge biochar ；persulfate ；sludge dewatering ；skeleton construction ；extracellular polymer随着我国经济的发展和城镇化进程的加快，污水处理厂的数量与规模逐步扩大。
过硫酸盐活化高级氧化新技术
过硫酸盐活化高级氧化新技术一、本文概述随着工业化的快速发展和人口规模的不断扩大，环境问题日益凸显，特别是水体污染问题已成为全球关注的焦点。
在众多水体污染处理技术中，高级氧化技术因其高效、环保的特点而备受推崇。
过硫酸盐活化高级氧化新技术作为其中的一种重要方法，其研究和应用前景广阔。
本文旨在全面介绍过硫酸盐活化高级氧化新技术的原理、特点、应用现状以及未来发展趋势，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。
通过本文的阐述，读者可以深入了解过硫酸盐活化高级氧化新技术的核心原理和技术优势，掌握其在实际应用中的操作要点和注意事项，展望其在未来环境治理中的重要作用和潜在价值。
二、过硫酸盐活化技术的基本原理过硫酸盐活化高级氧化技术是一种利用过硫酸盐（如过硫酸氢钾、过硫酸铵等）作为氧化剂，通过活化过程产生强氧化性的自由基（如硫酸根自由基，SO₄⁻⋅），从而实现对有机污染物的高效降解和矿化的技术。
其基本原理涉及过硫酸盐的活化和自由基的产生与利用两个核心步骤。
过硫酸盐的活化是这一技术的关键步骤。
活化过程可以通过物理、化学或生物方法实现，如加热、紫外线照射、过渡金属离子催化等。
在这些活化条件下，过硫酸盐中的过氧键（O-O）被断裂，生成硫酸根自由基（SO₄⁻⋅）和其他活性物种。
硫酸根自由基是一种非常强的氧化剂，其氧化还原电位（E₀）高达5-1 V，可以迅速攻击有机污染物中的不饱和键、芳香环等，从而使其发生氧化分解。
硫酸根自由基还可以通过链式反应产生其他自由基，如羟基自由基（⋅OH）和超氧自由基（O₂⁻⋅），这些自由基同样具有很强的氧化性，能够进一步提高有机污染物的降解效率。
过硫酸盐活化高级氧化技术利用活化过硫酸盐产生的强氧化性自由基，实现对有机污染物的高效降解和矿化。
这种技术具有反应速度快、氧化能力强、适用范围广等优点，在环境保护、污水处理、土壤修复等领域具有广阔的应用前景。
三、过硫酸盐活化技术的实验研究过硫酸盐活化高级氧化技术作为一种新兴的水处理技术，近年来受到了广泛的关注与研究。
基于过渡金属氧化物催化活化过一硫酸盐高级氧化方法及其在有机污染物降解中的应用
最终生成无机物和二氧化碳等无害物质。这一研究对于环境保护和人类健康 具有重要意义，为今后进一步研究提供了理论基础和实践指导。
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实验方法
实验选取了几种典型的有机微污染物，包括苯酚、氯苯、硝基苯和多环芳烃 等。将一定浓度的有机污染物溶液与一定浓度的紫外过硫酸盐溶液混合，在恒温 水浴中反应一定时间。然后通过高效液相色谱、气相色谱-质谱等方法对反应前 后的有机污染物进行定性和定量分析。
实验结果
实验结果表明，紫外过硫酸盐对典型有机微污染物具有较好的降解效能。在 合适的反应条件下，苯酚、氯苯、硝基苯和多环芳烃等有机污染物的降解率均达 到90%以上。通过对比不同反应条件下的实验结果，发现反应时间、反应温度、 紫外过硫酸盐浓度对降解效能有显著影响。
4、数据分析：将实验数据进行整理和统计分析，绘制染料废水降解率与反 应条件、反应时间的关系图，并计算降解过程中活性氧的产量。
结果与讨论：
实验结果表明，在相同的反应条件下，不同过渡金属氧化物对染料废水的降 解效果不同。其中，氧化铜催化剂的降解效果最佳，这可能是因为其具有较高的 比表面积和良好的导电性能。此外，随着反应时间的增加，染料废水的降解率逐 渐提高，并在60分钟内达到较高水平。同时，实验还发现，升高反应温度有利于 提高降解效果，而增大压力对降解效果的影响较小。
在反应机理方面，普遍认为过一硫酸盐在催化剂的作用下，生成具有高氧化 还原电位的活性物质，如硫酸根自由基和超氧自由基，这些活性物质能够将有机 污染物氧化降解为无害物质。此外，反应条件如温度、压力、溶液pH等也会对降 解效果产生影响，因此，优化反应条件是提高降解效率的关键。
实验设计与实施：
本次演示采用过渡金属氧化物催化活化过一硫酸盐高级氧化方法，以染料废 水中的有机污染物为研究对象，具体实验过程如下：
过硫酸盐氧化法降解水中有机物的研究进展
第50卷第2期2021年2月应用化工Applied CUemicoi IndustyVol.50No.6Fed.6061过硫酸盐氧化法降解水中有机物的研究进展樊茹沛，张国珍，周添红,黄星星(兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃省黄河水环境重点实验室，甘肃兰州786272-摘要:对过硫酸盐氧化法(peoyPate,PS)的氧化机理和活化技术进行了研究。
按热活化、光活化、过渡金属离子活化、活性炭活化、电化学活化、微波活化、超声波活化等活化方法分类，总结近几年PS技术应用的降解效果，讨论PS技术对废水中常见有机物的反应的最佳条件和降解过程的限制因素，以期为过硫酸盐氧化法今后的研究提供参考和借鉴作用。
关键词:过硫酸盐氧化;有机物；降解;矿化中图分类号:TQ09；X703文献标识码:A文章编号：171-3646(2061)06-0470-06Research progress on the treatment of organic matter in wastewater by perselfate oxiCahon technologyFAN Ru-pei,ZHANG Guo-zhen,OH0U Tian-hong,HUANG Xing-xing (School of Environmen/i and MuaOpal EngineerOg,Lanzhou Jiaotong Univeoi/’Key Ladoratoy of YellowRiver Water Environment of Gansu Povince,Lanzhou730070,China)Abstroch:Ths oxidation mechanism and activation tuhuoPgy of yersulfata was reviewed.According to themial activation,photoactivation,hausiUon metal ion activation,sctivated carUod activation,ePctra-chemical activation,micowave activation,ultrasonic sctivation and othor activation methods,summ—zo ths PuyP//x UUf of PS technologa appPcafon O recext years,dischss ths reaction of PS technologa to common organic mattor in wastewater.Ths optimal conpitioxs and ths Pmi/ng ffctors of ths Pedrabafox pocess are axpecOd to h/vido a ofe/uco and ofe/uco for future research ox ths persulfate oxidafox method.Key worOt:persulOfe oxidation;organic matter;Peprabafox;miuera/zatiox利用-基自由基(•0H)和硫酸根自由基(SO；•-的强氧化性降解有机物是近37年的研究热点。
基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术研究进展
基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术研究进展基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术研究进展过硫酸盐高级氧化技术是一种能够高效降解有机污染物的方法，近年来得到了广泛的关注和研究。
该技术是利用过硫酸盐作为氧化剂，在一定条件下通过引入过渡金属催化剂来实现有机污染物的高效降解。
本文将综述基于过渡金属活化的过硫酸盐高级氧化技术的研究进展。
一、过硫酸盐高级氧化技术的原理过硫酸盐高级氧化技术是一种具有高度氧化能力的氧化体系。
其原理是通过活化过硫酸盐，产生自由基（如SO4•−等），从而实现对有机污染物的氧化降解。
过硫酸盐分解产生的自由基可以直接与有机污染物反应，也可以通过引入过渡金属催化剂来增加自由基的生成量，从而提高反应效率和降解效果。
过渡金属催化剂的添加可以提供一个更加活跃的反应介质，加速自由基生成和降解过程。
二、过渡金属活化剂的选择在过硫酸盐高级氧化技术中，选择合适的过渡金属活化剂对于提高氧化反应效率起到重要作用。
常见的过渡金属活化剂包括铁、钴、铜等。
这些过渡金属催化剂在活化过程中可产生高活性的氢氧自由基，有效提高反应速率和氧化降解效果。
此外，过渡金属活化剂的选择还需考虑其成本、稳定性和环境友好性等因素。
三、过渡金属活化剂的活性和催化机理过渡金属活化剂的活性与其氧化还原能力密切相关。
一般而言，过渡金属活化剂的氧化还原能力越强，活性越高。
通过增加过渡金属活化剂的浓度、提高反应温度和压力等措施，可以进一步增强其活性。
此外，过渡金属活化剂的有效离子半径和电子亲和力也是影响其活性的重要因素。
过渡金属活化剂的催化机理涉及一系列复杂的物理化学过程。
当过渡金属活化剂催化过硫酸盐分解时，产生的活性氧自由基能够与有机污染物发生直接的氧化反应，生成较稳定的中间产物。
同时，中间产物也可以继续与过硫酸盐进行进一步的反应，进行序贯氧化反应，从而最终降解有机污染物。
过渡金属活化剂的引入可以提供更多活性氧自由基，从而加速反应过程和提高降解效率。
过硫酸盐高级氧化技术处理废水研究
过硫酸盐高级氧化技术处理废水研究徐旻辉0201201591.引言随着进入环境的污染物日趋复杂化，促使了以羟基自由基(OH•) 为主要活性物种的高级氧化技术的产生与发展。
与其他传统氧化法相比，高级氧化技术的主要特点在于氧化能力强、选择性小、反应速率快，而且反应条件温和，无需高温高压。
传统的高级氧化技术是以OH•为主要活性物质降解污染物。
过硫酸盐高级氧化技术是近年来发展起来的以SO4-•为主要活性物种降解污染物的新型高级氧化技术，是一种类Fenton法。
过硫酸盐包括过一硫酸盐(PMS) 和过二硫酸盐(PS)，通常情况下是指后者。
过硫酸盐是一类常见氧化剂，主要有钠盐、钾盐和铵盐。
过一硫酸盐和过二硫酸盐属于H2O2的衍生物。
三者在结构上相似，都有O-O键。
H2O2中的一个H被SO3取代生成PMS，两个H被SO3取代生成PS。
由于SO3的影响，O-O键变长，键能降低。
PS中O-O键的键能为140 kJ/mol，H2O2为213.3 kJ/mol。
PMS中O-O 键的键能还没有报道，不过据推测应该在140 kJ/mol和213.3 kJ/mol之间。
此外，PMS由于只有一个H被取代，具有不对称结构。
由于SO3的吸电子作用，使PMS 中的O-O键中电子云向SO3一侧的氧原子偏移，使H一侧的氧原子带部分正电荷。
这三种过氧化物都是强氧化剂，标准氧化还原电位为2.01 V (PS)、1.82 V (PMS) 和1.776 V (H2O2)。
但是在未活化的情况下三种过氧化物氧化有机物的能力都有限。
在热、UV、金属活化条件下，这三种过氧化物可以产生SO4-•和OH•。
SO4-•的标准氧化还原电位为+2.5～+3.1 V，接近于甚至超过氧化性极强的OH• (Eθ=+1.8～+2.7 V)。
2.过硫酸盐活化方法(1)热活化基本原理: S2O82-加热→SO4-•热激发断裂双氧健，需要的热活化能约140.2 kJ/mol。
热活化过硫酸盐的技术已被应用于处理土壤及地下水中的有机污染物质。
活化过一硫酸盐技术降解环境有机污染物的研究进展
活化过一硫酸盐技术降解环境有机污染物的研究进展代朝猛1，刘 仟1，段艳平2,3*，刘曙光1，涂耀仁2,31. 同济大学土木工程学院, 上海 2000922. 上海师范大学环境与地理科学学院, 上海 2002343. 上海长三角城市湿地生态系统国家野外科学观测研究站，上海 200234摘要： 高级氧化技术是一种以产生羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO 4−·)来降解环境有机污染物的技术. 近年来，通过活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)而产生SO 4−·的高级氧化技术受到了广泛关注. 与基于·OH 的传统高级氧化技术相比，基于SO 4−·的高级氧化技术具有氧化还原电位高、半衰期长、适用pH 范围广和对污染物反应快速等优点. 本文从活化PMS 方法的特点和性质出发，对目前活化PMS 技术降解环境有机污染物的主要方法和活化机理进行了论述，活化方法包括过渡金属活化(均相和非均相)、碳质材料活化、碱性活化、热活化、辐射活化、电解活化等，活化PMS 的机制是通过活化方法使其分子结构中的O—O 键发生断裂，从而使PMS 分解形成SO 4−·或其他的活性物质. 此外，分析了活化PMS 降解环境有机污染物的主要影响因素，其中影响均相系统PMS 活化的因素包括过渡金属剂量、pH 和水中阴离子等，过量的PMS 和过渡金属可能成为SO 4−·的抑制剂，pH 不仅对氧化剂分解产生自由基起着关键作用，还影响过渡金属种类的形成及其与氧化剂反应的有效性，而水中阴离子会与有机化合物竞争和SO 4−·发生反应. 最后，提出未来研究重点应在开发稳定高效活化PMS 的金属氧化物、碳质材料，以及使用多种处理技术协同作用上，同时应加强对活化PMS 技术降解有机污染物体系的降解产物和毒性分析的研究.关键词： 过一硫酸盐(PMS)；活化；硫酸根自由基(SO 4−·)；有机污染物；降解机理中图分类号： X52；X53文章编号： 1001-6929（2022）01-0141-09文献标志码： ADOI ： 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.08.09Activation of Peroxymonosulfate for Environmental Organic Pollutants Degradation: A ReviewDAI Chaomeng 1，LIU Qian 1，DUAN Yanping 2,3*，LIU Shuguang 1，TU Yaojen2,31. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China2. School of Environment and Geography, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China3. Yangtze River Delta Urban Wetland Ecosystem National Field Observation and Research Station, Shanghai 200234, ChinaAbstract ：Advanced oxidation processes are promising technologies that can generate hydroxyl radicals and sulfate radicals to degrade organic environmental pollutants. In recent years, the advanced oxidation processes that generate sulfate radicals by activating peroxymonosulfate (PMS) have received widespread attention. Compared with the traditional advanced oxidation processes based on hydroxyl radicals, sulfate radicals-based advanced oxidation processes have the following advantages: high redox potential, long half-life,wide applicable pH range and rapid reaction to pollutants. This paper summarizes the main PMS activation methods and the activation mechanism based on the characteristics and properties of PMS activation. The activation methods of PMS can occur by various methods,including transition metal activation (homogeneous and heterogeneous), carbon material activation, alkaline activation, thermal activation,radiation activation, electrolytic activation, etc. The activation mechanism of PMS is to break the O—O bond in the molecular structure,which leads to the decomposition of PMS to form sulfate radicals or other active substances. In addition, the main factors influencing the activation process of PMS to remove organic pollutants were analyzed. The factors affecting the activation of PMS in homogeneous收稿日期： 2021-03-09 修订日期： 2021-08-01作者简介： 代朝猛(1980-)，男，河南开封人，副教授，博士，主要从事地下水污染治理与修复、地下水数值模拟计算研究，daichaomeng@ .* 责任作者，段艳平(1981-)，女，河南鲁山县人，副研究员，博士，主要从事新污染物(药物与个人护理品、持久性有机污染物和环境激素类物质等)的分析方法、迁移转化及污染控制技术研究，duanyanping@基金项目： 国家重点研发计划项目(No.2019YFE0114900)；国家自然科学基金项目(No.42077175)Supported by National Key Research and Development Program of China (No.2019YFE0114900)；National Natural Science Foundation of China (No.42077175)第 35 卷 第 1 期环 境 科 学 研 究Vol.35，No.12022 年 1 月Research of Environmental SciencesJan.，2022systems include the dosage of transition metals, pH, and the presence of anions in the water. An excess of PMS and transition metals can inhibit sulfate radicals generation. The pH value not only plays a key role in the decomposition of oxidants into free radicals, but also affects the formation of transition metal species and the effectiveness of their reactions with oxidants. The anions present in the water will compete with the organic compounds and react with the sulfate radicals. Finally, the future research focus should be on the development of metal oxides and carbon materials for stable and efficient activation of PMS, as well as the synergistic effect of multiple treatment technologies. Meanwhile, the degradation products and toxicity analysis of activated PMS technology to degrade organic pollutants should be strengthened.Keywords：peroxymonosulfate (PMS)；activation；sulfate radicals (SO4−·)；organic pollutant；degradation近年来，有机污染物环境污染受到了广泛关注[1].有机污染物具有毒性、持久性和不可生物降解性的特点，如药品与个人护理产品等. 传统的高级氧化技术在去除有机污染物方面表现出良好的性能，其反应自由基主要是羟基自由基(·OH)[2]. 目前高级氧化技术主要包括芬顿法和类芬顿法、臭氧类高级氧化法、光催化氧化技术、电化学氧化技术和基于硫酸根自由基(SO4−·)的新型高级氧化技术等.SO4−·是强氧化剂并显示出更好地降解有机污染物的能力，与·OH相比，SO4−·更稳定，对天然生物影响最小，并且具有更高的氧化还原电位(E0为2.5~ 3.1 V)[3]，具有更高的选择性和更长的半衰期(30~ 40 μs和20 ns)，限制了天然有机物对自由基的清除作用[4]. 过一硫酸盐(PMS)作为一种易溶于水、无污染、操作安全且稳定、易于运输和储存的氧化剂，基于其高级氧化技术已经在水处理领域进行了广泛的研究. 尽管PMS是强氧化剂，但它与大多数污染物的直接反应太慢，因此需要活化PMS.近年来，国内外大量学者对基于SO4‾·的高级氧化技术进行了广泛的研究. 从近十年公开发表的文章数量来看，Web of Science数据库中检索的关于PMS 活化和应用的论文数量逐年上升(见图1).图 1 基于Web of Science近10年PMS活化发表的论文数量Fig.1 The number of papers published based onthe activation of PMS in the past ten yearsof Web of Science该文系统综述了活化PMS技术降解环境有机污染物的主要方法，包括均相和非均相过渡金属催化剂、无金属非均相催化剂、紫外线、超声波等活化方法，重点阐述了非均相过渡金属催化剂和无金属非均相催化剂的活化机理，并分析了活化PMS降解环境有机污染物的主要影响因素和应用. 最后，提出了该技术目前面临的问题及未来发展方向.1 PMS的性质PMS是一种无机硫酸盐氧化物，为白色固体粉末，pH<6或pH>12时较稳定，当pH为9时，稳定性最差，而当pH<1时会水解成过氧化氢(H2O2)[5]. PMS易溶于水，它在水中的溶解度大于250 g/L，水溶液呈酸性，O−O键的距离为1.460 Å，键能在140~213.3kJ/mol的范围内[6]. 由式(1)可知，PMS是一种不对称氧化剂，也是H2O2的衍生物，氧化还原电位为1.82 V.PMS一些具体特征如表1所示.表 1 PMS的具体特征Table 1 Specific characteristics of PMS性能PMS结构分子量113.069 9 g/molCAS编号10058-23-8溶解度>250 g/L分子式HSO5−氧化还原电位 1.82 V2 电子转移法活化2.1用于活化PMS的均相过渡金属H2O2+Fe2+过渡金属和金属氧化物已被广泛应用于活化PMS来降解有机污染物. 在均相系统中，溶解的金属离子可以与PMS自由反应. 芬顿试剂()是最早用于降解各种污染物的试剂[7]，该试剂的反应机理如式(2)所示.142环 境 科 学 研 究第 35 卷Ball 等[8]首次提出了利用钴离子(Co 2+)活化PMS 的情况，其反应机理如式(3)所示.Anipsitakis 等[9]研究了不同过渡金属活化PMS 降解2，4-二氯苯酚(2，4-DCP)的效用. 不同的金属离子和金属氧化物活化PMS 的还原过程如式(4)所示.不同过渡金属活化PMS 对2,4-二氯苯酚的去除率表现为Fe(Ⅲ)<Mn(Ⅱ)<V(Ⅲ)<Ce(Ⅲ)<Fe(Ⅱ)<Ru(Ⅲ)<Co(Ⅱ)(见图2)[10]. Ce 3+具有比Fe 2+更高的氧化还原电位，但其活化性能低于Fe2+，可能是因为形成了复合物〔[Ce Ⅳ(SO 4·)]3+〕. 已有研究[11]表明，PMS 的活化不仅受到金属氧化还原电位的影响，还受到生成的复合物的影响.图 2 不同过渡金属活化PMS 对2,4-DCP的降解效果Fig.2 Degradation of 2,4-DCP by metal activated PMS除了过渡金属，金属氧化物也能够活化PMS [12].当使用金属作为电子受体来活化PMS 时，有机污染物的去除率较低. PMS 的活化能力不受金属氧化物的组成影响，与金属氧化物中金属的含量相关[13].影响均相系统PMS 活化的因素包括过渡金属剂量、pH 和水中阴离子等. PMS 和催化剂的用量应当以适当的比例进行反应，以达到产生SO 4−·的最佳条件. 过量的PMS 和过渡金属可能成为SO 4−·的抑制剂. PMS/过渡金属的比例通常为1∶1或3∶1[14]. pH 不仅对氧化剂分解产生自由基起着关键作用，还影响过渡金属的存在形态及其与氧化剂反应的有效性. 在低pH(pH<5)下，氢离子(H +)可分别生成SO 4−·和·OH [15]. 水中阴离子会与有机物竞争SO 4−·，从而形成抑制，部分阴离子的抑制作用表现为S 2O 32−>HCO 3−>CO 32−>NO 2−>HCOO −>Cl −>HPO 42−>NO 3−>H 2PO 4−>SO 42−>CH 2COO−[16].2.2 用于活化PMS 的非均相过渡金属均相系统中金属离子的回收和分离比较困难，并且过渡金属高度依赖于pH ，它们在碱性pH 下形成氢氧化物沉淀，在酸性pH 下形成水合物种，从而降低了催化剂的利用率. 但如果催化剂是固相的，可以轻易将其从液相中分离出来，并且对环境的危害较小. 所以有研究者使用各类非均相催化剂来活化PMS ，如介孔催化剂、天然矿物、各种合成材料等.2.2.1 基于钴和铁的非均相催化剂钴(Co)及其氧化物在活化PMS 上表现出优异的性能，以乙二胺四乙酸(EDTA)和钴盐为前体合成钴/氮掺杂多孔碳复合材料，活化PMS 降解二氯喹啉酸的降解率达到93%[17]. 具有多价元素和中空结构的催化剂非常适合PMS 活化，空心且无定形的六角形结构CoS x ，由于较大的比表面积和CoS x 中元素的多价态，对PMS 具有极强的活化能[18]. 同样，一种新型的具有独特结构的Co(OH)F@MXenes 纳米材料作为活化PMS 降解双酚A(BPA)的催化剂，与传统的纳米材料相比，Co(OH)F@MXenes 活化PMS 可以更有效地降解BPA(在40 min 内降解率达到96.3%)，并且具有很强稳定性[19].铁(Fe)是地壳中含量第四高的元素，无毒且低成本，对人类健康和环境威胁小. 用于PMS 活化的铁质物质包括Fe 2+、Fe 3+、氧化铁和羟基氧化铁、硫化铁和各种负载型铁催化剂等[20]. 采用Fe 2+/PMS 工艺进行氧化和凝聚可以增强铜绿微囊藻的去除效果. 与Fe 2+/H 2O 2和Fe 2+/PS 工艺相比，Fe 2+/PMS 对藻类细胞去除率更高，沉降速率更快[21]. Fe 2+/PMS 氧化还能显著改善污泥的脱水性能、有助于污泥稳定性提高[22].具有不同形态和结晶相的铁物种在PMS 的活化中可以表现出不同的催化效率. 但是，目前对此进行深入比较和机理分析的研究还较少. 在这方面，需要进一步的研究工作，以便正确选择铁基催化剂.2.2.2 过渡混合金属金尖晶石过渡混合金属尖晶石化学式为A x B 3-x O 4，其中A 和B 可以是金属，如钴、铁、铜、锰、锌等. 协同耦合Co 3Fe 7合金和CoFe 2O 4尖晶石去除2,4-二氯苯酚过程中不仅显著提高了催化剂的活性和耐久性，而且还加速了Co 3+/Co 2+和Fe 3+/Fe 2+氧化还原循环. 最优条件下，Co 3Fe 7-CoFe 2O 4纳米颗粒在30 min 内对污染物的去除率达到97.1%[23]. 而污泥活性炭基CoFe 2O 4-SAC第 1 期代朝猛等：活化过一硫酸盐技术降解环境有机污染物的研究进展143纳米复合材料，由于其多孔结构和更多的活性氧，比CoFe2O4具有更高的催化活性[24].尖晶石金属氧化物为铁锰复合催化剂(MnFe2O4)具有更高催化活性，因为Mn2+和Fe2+之间的协同作用极大地增强了MnFe2O4/PMS体系中的电子转移效率[25].在大多数研究中，尖晶石金属氧化物比单纯的过渡金属具有更好的稳定性和活性.2.2.3其他过渡金属除钴和铁外，在PMS活化中还考虑了纳米级的铜、钨、锰等氧化物. 纳米零价钨(nZVT)诱导的Cu2+/Cu+氧化还原循环增强了PMS的活化；在nZVT/Cu2+/PMS 系统中，生成的有效成分Cu+可产生高活性氧，如·OH、SO4−·和·O2−[26]. CuO-3表现出优异的降解酚类有机污染物的性能，与传统的基于·OH、SO4−·的高级氧化工艺完全不同，其主要氧化剂是单线态氧(1O2)[27]. 二硫化钼(MoS2)作为代替传统的过渡金属材料和碳材料，可用于PMS活化降解卡马西平(CBZ)[28].由于不同金属氧化物之间的潜在协同作用，复合金属氧化物表现出优异的性能. 羟基磷灰石(HA)与氧化锰OMS-2复合物(MnHA)偶联活化PMS降解酸性橙7的效果分别是纯OMS-2和HA的2.94和10.8倍[29]. 氧化石墨烯上的针状MnO2具有更大的表面积和更多的表面含氧官能团，比单独的MnO2具有更强的催化能力[30]. 双金属复合材料Co-Fe/SiO2与其他Co/Fe单金属氧化物和离子相比，Fe2+加速了Co3+的还原，在催化剂表面产生了固态钴和铁之间的协同效应. Co-Fe/SiO2在10 min内对环丙沙星的降解率可达98%[31].非均相金属催化剂金属浸出不能完全从环境系统中分离或回收，实际应用中也不可避免地会产生残渣，因此，需要研究如何减少金属的损失并充分利用残留金属渣的剩余反应性能，开发具有成本效益、稳定和高效的催化剂.2.3碳质材料活化碳质材料作为非金属催化剂也可用于活化PMS，包括活性炭、石墨烯、纳米金刚石、碳纳米管、生物炭等. 碳催化剂无毒无二次污染、耐腐蚀，并且可以克服金属催化剂引起的烧结和金属浸出问题[32]. 碳催化剂的超高催化活性是由于其较大的比表面积、氮改性、大量缺陷位点、可调谐电子特性和官能团的特点[33]. 作为环境友好型催化剂，碳质材料最大限度地减少了金属的使用，可作为有毒和昂贵金属的替代品.碳质材料活化PMS的机理包括自由基(·OH、SO4−·)和非自由基氧化过程(产生1O2、活性中间体和电子转移)，电子转移过程为电子从碳质材料转至PMS，PMS接受一个电子从而形成反应性自由基，如式(5)所示.1O2已被公认为许多碳基PMS活化体系的主要氧化剂，如硼掺杂有序介孔碳(OMC)[34]、污泥生物炭[35-36]、纳米金刚石[37]活化PMS体系. 在碱性条件下PMS易失去质子生成SO52−〔见式(6)〕，并进一步消耗PMS反应生成1O2〔见式(7)〕.原始碳质材料在化学反应中的活性较差，改性碳质材料可以显著提高催化性能，常用的改性方法包括氮掺杂、硫掺杂和金属氧化物掺杂. 采用氮掺杂多壁碳纳米管(N-CNT)作为固体活化剂，活化PMS降解偶氮染料酸性橙7比颗粒活性炭(GAC)效果好[38].用氮掺杂的石墨烯同样被证明可以有效提高石墨烯的催化活性，在去除RBk5染料的试验中去除率达99%[39]. 石墨碳氮化物(g-C3N4)虽然具有很高的氮含量(约70%)，但将g-C3N4单独用于PMS活化的效果不显著，在活性炭(AC)上负载g-C3N4后，AC的掺入有效地抑制了电子-空穴的重组，并增强了g-C3N4的光催化性能，10% AC/g-C3N4/光/PMS系统的反应速率常数比g-C3N4/光/PMS系统的反应速率常数高约2.9倍[40].生物炭可以通过热解不同的原料(如农业废料或污泥)来生产[41]. 在原料热解过程中，会形成持久的自由基，这是影响生物炭催化性能的关键因素. 污泥衍生的活性炭对PMS的活化机理主要是存在含氧官能团，如半醌和生物炭中的铁等金属离子，生成·OH、SO4−·和1O2有助于污染物降解[42].熔融盐(NaCl和KCl)参与氮掺杂生物炭纳米片热解过程不仅促进了生物炭的剥落，而且有利于氮在生物炭中的保留，在催化降解中表现出优异的性能[43].对于去除相同的有机化合物，当使用不同的碳质材料作为催化剂时，展现出不同的性能[44]. 目前的研究仅调查了碳质材料活化氧化剂对单一污染物降解的性能. 实际废水中同时存在多种有机污染物，因此需要进一步研究碳质材料在PMS活化方面的性能.由于含碳材料在使用一段时间后可能会失去活化能力，还需要研究含碳物质的催化稳定性.2.4碱性活化PMS可以在碱性条件下被活化，其中SO4−·、超144环 境 科 学 研 究第 35 卷氧阴离子自由基(·O 2−)和1O 2是主要的氧化剂. 相关的自由基反应及其机理如式(8)～(16)所示.碱/PMS 系统可以有效活化PMS 降解多种有机污染物，包括酸性橙7(AO7)、苯酚和双酚A ，但碱/PMS 系统中主要的活性氧是·O 2−和1O 2，而不是SO 4−·[1]. 1O 2是一种有选择性的强氧化剂，它与富含电子的化合物(如苯酚、胺和硫化物)具有高反应性，而与饱和醇的反应性低. 除上述反应途径外，1O 2还可以通过自分解产生，如式(17)所示.对于碱性废水处理，它可减少能源消耗和催化剂的二次污染. 但在未来的研究中仍需要解决几个问题. 首先，必须将处理后的水的pH 调至中性；其次，使用过程中的pH 升高可能会影响金属的形态、有机污染物的存在形式和土壤特性；最后，碱活化PMS 通常需要与其他活化方法(如金属离子)结合使用，以获得更好的有机污染物去除率. 因此，未来还需要更多的研究来检验有机污染物降解过程中1O 2和·O 2−的产生途径.3 能量法活化3.1 热活化加热活化可以作为一种辅助手段，其对能量输入的要求很高. O −O 的键能在140～213.3 kJ/mol 的范围内，PMS 活化的基本机制是当能量输入时，高温(>50 ℃)导致结构中O −O 键的断裂形成SO 4−·〔见但式(19)表明，·OH 也是热活化过程中的主要自由基，SO 4−·在加热过程中迅速转化为·OH.热活化PMS 不仅能降解溶液中的污染物，也能作用于污泥中. Huang 等[45]的研究表明，热活化PMS不仅能使重金属固定化并转化为更稳定的形式，而且使污泥中重金属毒性降低，因此就提高污泥脱水性和降低重金属环境风险而言，热活化PMS 可能是污泥处理的一种潜在技术.加热活化对于常温废水会增加处理成本，但可以有效应用于高温废水. 在土壤修复中，温度升高限制了PMS 在土壤中的运输，影响了土壤中有机污染物的去除，并且有机污染物的溶解度可能随着温度的升高而增加. 因此，应该对PMS 的热活化机理进行更多的研究.3.2 辐射活化辐射活化是利用能量活化PMS 使其中的化学键断裂[46]，包括紫外线、γ射线和超声波. PMS 光活化大多使用波长是254 nm 的紫外线(UV). UV/PMS 工艺可以通过光解直接降解有机污染物或通过硫酸根和·OH 间接降解. 第1种机制是由式(20)给出的紫外线能量引起的O −O 键的裂变.第2种机制是水分子可以通过紫外线产生电子，紫外线通过电子传导活化PMS ，如式(21)(22)所示.紫外线活化PMS 中第1种机制应用较广泛，第2种机制由于UV-254 nm 的极短穿透深度，使自由基的传播受到限制，因此在实际应用中重要性不大. 紫外线在地下水中的穿透受到限制，这严重影响了紫外线活化PMS 的应用.γ射线主要用于去除有毒的有机污染物. 在γ射线辐射过程中，会生成诸如·OH 、水合电子和氢原子的活性物质. γ射线本身也具有很高的能量，它还可以通过使O −O 键断裂来活化PMS [47]. Chu 等[48]开发了电离辐射与PMS 氧化相结合的方法，以降解红霉素(EryF)残留废物中的抗生素和抗生素抗性基因.Wang 等[49]研究了辐射活化PMS 降解卡马西平(CBZ)的效果，发现PMS 的存在可以降低完全降解CBZ 所需的吸收剂量. γ射线具有比紫外线更高的穿透能力，但是建造γ射线设备的成本比紫外线设备高. 另外，由于在γ射线辐射过程中生成活性物质，活性物质的相互作用可能会影响PMS 的活化.超声活化PMS 是由于超声波(US)频率在20～1 000 kHz 范围内会产生气蚀现象，包括气泡中的成核、生长和破裂[50]. 破裂的气泡可以引起局部高温(5 000 K)和高压(1.01×106 Pa)[51]. 空化气泡将溶液中的水分子分解为·OH 和氢自由基[52]. 利用超声波活化PMS 的反应机理如式(23)所示：第 1 期代朝猛等：活化过一硫酸盐技术降解环境有机污染物的研究进展145使用微米级零价铜(ZVC)在超声辐射下降解酸性橙7(AO7)，US/ZVC/PMS体系在反应过程中对AO7的降解率为90%[53]. 使用PMS/臭氧/US去除苯并三唑，苯并三唑去除率表现为PMS/臭氧/US> PMS/US>PMS/臭氧>臭氧/US>臭氧>PMS>US. 超声功率通过增加空化气泡的数量和快速活化PMS来增加自由基的数量[54]. 超声应用于水处理具有反应耗时短的特点，虽然US在活化PMS的效率相当可观，由于较大的能量需求和经济成本问题，超声活化方法难以应用于大规模废水处理，超声活化作为一种有效活化PMS的手段需要更多的研究.4 其他活化方法电解(EC)也已被用于活化PMS. Sun等[55]在EC/ACF/Fe3+/PMS中使用活性炭纤维(ACF)作为电化学原位再生阴极吸附器降解酸性橙7(AO7)，结果表明，E-Fe2+/PMS可有效地降解EPS和破坏细胞，并且最大限度地减少了过量Fe2+的消耗，提高活化PMS的催化能力[56]. 此外，电凝会产生通过电极上施加的电流触发阳极材料的电解氧化，可在原位形成凝固剂，降低运输风险[57].PMS还可以通过苯酚/醌活化，生成自由基1O2. Zhou等[58]研究表明，PMS可以被苯醌(p-BQ)活化以降解磺胺甲恶唑，PMS的亲核加成反应(即HSO5−与p-BQ的羰基形成二环氧乙烷中间体)生成了1O2. Zhou等[59]研究了PMS与10种模型酚的反应动力学，发现除邻苯二酚和间苯二酚外，PMS对这些酚的氧化动力学在碱性条件下表现出自催化作用，这归因于PMS活化后由酚类母体形成的醌中间体贡献了1O2. 这些发现将有助于更好地研究PMS与醌之间的相互作用，并为活化PMS降解环境污染物提供一种新思路.PMS在臭氧存在下会同时产生SO4−·和·OH，与O3、PS+O3和O3+H2O2相比，就污泥的稳定和脱水而言，PM+O3比其他工艺更好，最佳条件下挥发性固体和粪便大肠菌群分别减少了42%和89%[60]. 在低剂量的O3和PMS下，O3/PMS在15 min内对乙磺胺的降解率在90%以上[61].5 结论与展望活化PMS的高级氧化技术在降解有机污染物中表现出较大的潜力，与基于产生·OH的传统有机污染物降解方式相比，基于PMS的高级氧化技术具有氧化能力强、矿化程度高、氧化剂自身稳定性好、氧化剂利用率高、氧化效果受溶液pH影响小等优点. 活化PMS产生的自由基更为复杂，不仅产生众所周知的SO4−·和·OH，还可能产生1O2和·O2−. 活化方法包括过渡金属活化(均相和非均相)、碳质材料活化、碱性活化、热活化、辐射活化、电解活化等. 在各种活化方法中，关于非均相催化剂活化方法的研究最多. 非均相催化剂可以在多个循环中使用，但是因为产生自由基活性位点的性能是不明确的，所以在非均相催化剂中确定产生哪种自由基是一个难题. 活化PMS的机制是通过活化方法使其分子结构中的O−O键发生断裂，从而使PMS分解形成SO4−·或其他的活性物质. 辐射活化、热活化多作为一种辅助手段使用，促进PMS分解产生自由基.尽管基于PMS技术的高级氧化技术应用前景广阔，但距实际应用还有一定的距离. 因此，根据目前通过活化PMS降解有机污染物所获得的结论，笔者提出了以下建议，以供进一步研究：a) 开发稳定高效活化PMS的金属氧化物. 不同的金属氧化物以及不同金属氧化物的协同作用表现出不同的活化性能，并且在处理金属离子的残留或者有毒产物等方面的研究还不够深入. 因此，需要研究如何减少金属的损失并充分利用残留金属渣的剩余反应性能，开发具有成本效益、稳定和高效的催化剂.b) 加强对碳质材料活化PMS体系的研究. 与金属氧化物相比，碳质材料无毒无二次污染、耐腐蚀，并且可以克服金属催化剂引起的烧结和金属浸出问题，因此探索碳质材料的应用至关重要. 但目前的研究仅调查了碳质材料活化氧化剂对一种污染物降解的性能，而实际废水中同时存在多种有机污染物，因此需要进一步研究碳质材料在PMS活化方面的性能. 另外，由于碳质材料在使用一段时间后可能会失去活化能力，还需要研究含碳物质的催化稳定性.c) 多种处理技术协同作用. 虽然基于活化PMS 技术可降解大部分有机污染物，但在实际应用中对某些污染物不能根除. 因此，基于PMS与其他高级氧化技术的协同效应需要进行更多的研究.d) 加强对活化PMS技术降解有机污染物体系的降解产物和毒性分析. 许多污染物为毒性污染物，但目前对反应过程中降解途径、毒性变化研究较少，因此为推动相关技术在实际处理中的应用，有必要预测评估反应体系中污染物降解过程中的最终产物和毒性变化.参考文献(References)：WANG J L, BAI Z Y.Fe-based catalysts for heterogeneous ［1］146环 境 科 学 研 究第 35 卷。
多金属含铁氧化物活化过硫酸盐降解有机物研究进展
第50卷第4期2021年4月应用化工Applied Chemical IndustryVol.50No.4Apr.2021多金属含铁氧化物活化过硫酸盐降解有机物研究进展官紫佳，黄海燕（中国石油大学（北京）理学院，北京102249）摘要:国内外学者们研究了不同含铁氧化物作为多相催化剂活化过硫酸盐进行氧化降解反应。
基于过硫酸盐高级氧化技术，综述了多金属含铁氧化物，尤其是磁性材料MFezOHM=Cu、Co、Mn等）活化过硫酸盐技术的研究进展，从制备方法、氧化物特点、降解有机物类型、降解过程、降解效率等方面介绍了不同多金属含铁氧化物活化过硫酸盐过程的特点，同时总结了此过程与其他过硫酸盐活化技术（活性炭活化、电活化）协同处理难降解物质的研究进展,讨论了多金属含铁氧化物活化过硫酸盐降解有机物的特点以及此技术的应用前景。
关键词:含铁氧化物;磁性MFe?0«；过硫酸盐活化;高级氧化;降解有机物中图分类号:TQ209文献标识码:A文章编号：1671-3206（2021）04-1049-07Progress in the degradation of organic matter byactivated persulfate from polymetallic iron oxidesGUAN Zi-jia,HUANG Hai-yan(College of Science,China University of Petroleum(Beijing),Beijing102249,China)Abstract:Scholars have studied different iron oxides as heterogeneous catalysts to activate persulfate for oxidative degradation.Based on the advanced oxidation technology,the paper reviews the research progress in the activation of persulfate by polymetallic iron oxide, especially the magnetic material MFe2O4 (M=Cu,Co,Mn,elc.).The review introduces the characteristics of activated persulfate process of different polymetallic iron oxides from the aspects of preparation methods,characteristics of oxides,types of degradation,organics,the degradation process,and degradation efficiency.The paper summarizes the research progress of this process with other persulfate activation technology(activated carbon activation,e-lectrical activation)in the synergistic treatment of refractory organics,discussed advantages and disadvantages of degradation of organic matter by activated persulfate by the polymetallic iron oxides,and the application prospect of this technology.Key words:iron oxide；magnetic MFe204；persulfate activation；advanced oxidation；degradation of organic matter近年来，过硫酸盐氧化处理技术是现阶段应用比较广泛的高级氧化技术。
过硫酸盐不同活化方式的研究进展
第48卷 第1期 2021年1月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.48 N o.1Jan. 2021基金项目：国家“十三五”水专项水体污染控制与治理科技重大专项“工业带污水厂高标准超净排放技术研究与示范(2017ZX07107-003)”。
收稿日期：2020-12-07基础研究过硫酸盐不同活化方式的研究进展李 劢，郭兴芳，申世峰，陶润先，杨 敏，熊会斌(中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津300074)摘 要：过硫酸盐高级氧化技术是一种利用硫酸根自由基(SO 4-·)处理水中难降解有机物的新型处理技术。
该技术因具有经济适用、安全稳定、环境友好、处理效果显著等特点受到了越来越多的关注。
过硫酸盐在不同的活化反应条件(紫外光、温度、过渡金属离子、合成生物炭基材料、超声波)下能够产生强氧化性的硫酸根。
通过剖析新型高级氧化技术的反应机理、综述PS 活化的不同方式及其影响因素，提出了现有研究中存在的问题及后期值得加强的研究方向，旨在为过硫酸盐氧化技术进一步发展和大规模应用探索出路。
关键词：过硫酸盐 活化方式 高级氧化中图分类号：X703.1 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2021)01-0037-05Research Progress on Different Activation Methods of PersulfateLI Mai ，GUO Xingfang ，SHEN Shifeng ，TAO Runxian ，YANG Min ，XIONG Huibin(North China Municipal Engineering Design & Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300074，China )Abstract ：Persulfate advanced oxidation process is a new type of treatment technology that uses sulfate radicals (SO 4-·) to treat refractory organics in water. This process has attracted more and more attention because of its economic ，safe and sta-ble ，environmentally friendly ，significant treatment effect and other characteristics. Persulfate can generate strong oxidiz-ing sulfate under different activation reaction conditions (ultraviolet light ，temperature ，transition metal ions ，synthetic biochar-based materials and ultrasound). This paper analyzes the reaction mechanism of the new advanced oxidation process ，summarizes the different ways of PS activation and its influencing factors ，and puts forward the problems in the existing research and the research directions that need to be further strengthened in the later period. The aim is to explore a way for the further development and large-scale application of persulfate oxidation process. Key words ：persulfate ；activation method ；advanced oxidation随着工业的快速发展和城市化进程的加快，水资源消耗量急剧增加，产生的有机废水类型繁杂，污染物排放量与日俱增，处理难度加大，对人们的健康和赖以生存的环境产生了潜在且长远的威胁。
可见光诱导三价铁还原活化过硫酸盐的有机物强化去除与反应机理
可见光诱导三价铁还原活化过硫酸盐的有机物强化去除与反应机理可见光诱导三价铁还原活化过硫酸盐的有机物强化去除与反应机理摘要：近年来，水污染问题已经成为全球关注的焦点。
有机物是水污染的主要成分之一，其去除对于保护环境和人类健康至关重要。
传统的有机物去除方法中，可见光诱导三价铁还原活化过硫酸盐技术正逐渐被广泛关注。
本文综合研究了可见光诱导三价铁还原活化过硫酸盐的有机物强化去除与反应机理，并探讨了其在实际应用中的潜力和前景。
第一部分：引言水资源是维持生命活动的基础，然而，由于经济发展和人口增加等原因，人类活动导致水污染问题日益严重。
有机物污染是水体中主要的污染源之一，包括有机溶剂、农药、工业废水等。
传统的污水处理方法往往难以彻底去除有机物，而且存在着高昂的运营费用和对环境的二次污染。
因此，寻找一种高效、环保且经济的有机物去除方法迫在眉睫。
第二部分：可见光诱导三价铁还原活化过硫酸盐技术可见光诱导三价铁还原活化过硫酸盐技术是一种新兴的水处理技术，已经被广泛研究和应用于有机物的去除。
该技术利用了过硫酸盐的高氧化能力，通过可见光照射激发三价铁还原过程产生的自由基，使有机物被高效氧化降解。
此外，可见光在该技术中充当了重要的催化剂，帮助提高反应速率和反应效果。
第三部分：有机物强化去除与反应机理在可见光诱导三价铁还原活化过硫酸盐技术中，有机物的强化去除通过一系列复杂的反应机理实现。
首先，可见光照射下，铁离子还原生成了活性自由基，如羟基自由基（•OH）等。
该自由基可以与有机物分子发生氧化反应，将其分解为低分子量的无机物。
其次，过硫酸盐的氧化活性进一步强化了有机物的去除效果。
过硫酸盐在可见光的激发下产生了过硫酸盐根离子（SO4•-），它具有较强的氧化活性，可与有机物直接反应或与活性自由基反应生成更强氧化能力的过硫酸根自由基（SO5•-）。
这些自由基能够直接氧化降解有机物，加速有机物的去除过程。
第四部分：应用前景与潜力可见光诱导三价铁还原活化过硫酸盐技术在有机物去除领域具有广阔的应用前景。
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铁及其离子活化过硫酸盐去除污水中有机物研究进展
作者：徐金玲
来源：《绿色科技》2017年第12期
摘要：指出了活化过硫酸盐（PS）广泛应用于降解环境中的污染物。
作为研究最广泛的金属，铁是有效的活化剂，且相比于其他过渡金属具有无毒、环境友好和更高的性价比等优点。
基于此，对最近几年铁活化PS去除有机污染物的研究现状进行了综述。
关键词：铁；过硫酸盐；硫酸根自由基；降解
中图分类号：X703
文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12010302
1引言
过硫酸盐（PS）因其具有氧化降解难降解有机物的特性而得到广泛研究。
室温条件下PS 性质相对比较稳定。
然而在高温条件下、碱性条件下、紫外照射条件下、活性炭和碳纳米管共同作用下以及过渡态金属金属存在条件下，PS都可以被活化进而产生具有极高氧化性的硫酸根自由基（SO-4·）。
与羟基自由基（OH-）类似，SO-4·也具有极高的氧化还原电位（Eθ = 2.60 V）。
由于SO-4·可以使有机污染物部分或完全矿化从而达到控制作用，活化PS广泛应用于环境领域中。
原位修复环境污染过程中，活化PS产生相对与活化双氧水产生OH-·具有更可靠的操作性。
这是因为PS相对比较稳定，因而在被活化降解有机污染物之前可以被转移到污染物表面更深层次中。
在诸多活化PS方法中，过渡态金属活化PS应用最为普遍。
这是因为热活化和紫外活化需要较高的能量消耗，碱性活化对于酸性条件不适用，而碳纳米管造价又比较高且存在二次污染的危险[1]。
而过渡态金属中零价铁、纳米零价铁、二价铁离子、硫化铁、四氧化三铁、纳米四氧化三铁等造价便宜易于应用[2]。
本文将讨论铁及其离子活化PS降解污水中有机污染物研究进展。
2结果与讨论
不经过活化，过硫酸盐离子也可以与部分有机物发生反应。
但是去除程度与经过活化比相对较低，这是因为过硫酸盐离子本身氧化还原电位（Eθ = 2.01 V）低于SO-4·的氧化还原电位。
所选用活化剂的种类以及活化剂本身的性质对目标污染物矿化的速率和限度至关重要。
2.1铁活化PS
PS可以被铜、银、锌、锰和铁之类的金属活化产生一个电子转移从而导致SO-4·的产生，如化学式（1）所示。
作为研究最广泛的金属，铁是有效的活化剂且相比于其他过渡金属具有无毒、环境友好和更高的性价比等优点。
二价铁也可以活化PS产生SO-4·的，如化学式（2）所示，此反应的活化能为50.23 kJ/mol。
二价铁活化PS生成SO-4·的二级动力学常数为 2 × 101 L/mol·s。
而零价铁直接活化PS一般需要先经过式（3）生成二价铁，生成的二价铁随后经过式（2）生成SO-4·。
由化学式（3）可知，如果零价铁浓度过低产生SO-4·的浓度也将偏低，而如果浓度过高产生过量的二价铁又会反过来消耗掉一部分SO-4·导致降解速率降低，见化学式（4）。
此反应的二级动力学常数和活化能分别为4.6 × 101 L/mol·s和-18 kJ/mol。
S2O2-8 + Mnn+ + → Mnn+1 + SO2-4 + SO-4·此处M代表金属（1）
S2O2-8 + Fe2+ → Fe3+ + SO2-4 + SO-4·（2）
S2O2-8 + Fe0 → Fe2+ + 2SO2-4 （3）
SO-4· + Fe2+ → Fe3+ + SO2-4 （4）
当PS和铁的摩尔比例大于1∶1时才可以实现对污染物的最大去除率。
而具体的比例依据铁存在的形式和状态、添加方法和目标物具体而定。
批次和连续添加二价铁活化PS降解目标污染物已经得到广泛研究。
当使用同样含量的的二价铁降解双酚A时，分四次加入相比于一次加入使去除率从49%提升到97%，而连续加入铁可以完全去除双酚A。
将零价铁及纳米零价铁活化效果与二价铁活化效果相比较，发现零价铁活化PS可以认为是一种连续添加二价铁的活化方式。
这是因为零价铁与PS发生反应缓慢释放出二价铁。
纳米零价铁相比零价铁具有更大的表面积从而具有更高的活化能力。
2.2铁矿化物活化
以铁为基础的矿化物包括磁铁矿（Fe3O4）、纳米磁铁矿（nano-Fe3O4）和针铁矿（α-FeO（OH））活化PS也得到广泛探索。
不幸的是，天然存在的矿物在实际应用中已经被证明存在缺陷。
这是因为土壤中天然存在矿物质的浓度不足以有效活化PS。
进一步考查13种天然存在的矿化物活化PS的能力，结果显示7种矿化物可以活化PS然后只有辉钴矿、菱铁矿、黄铁矿和钛铁矿4中矿化物可以快速降解目标分析物。
此外由于pH值、氧化还原电位和表面官能团的差异，大多数天然存在的矿化物很难有效活化过硫酸盐来降解有机污染物。
3结论
铁及其各种存在形式可以活化PS产生具有较高氧化还原电位的SO-4·。
SO-4·可以有效氧化去除污水中的各种目标污染物。
二价铁和零价铁都可以有效活化PS。
活化效果取决于铁的投加量、投加方式、目标分析无的结构和水质特征等。
而天然环境中存在的各种铁的矿化物活化去除效果有限。
2017年6月绿色科技第12期
徐金玲：铁及其离子活化过硫酸盐去除污水中有机物研究进展
环境与安全
参考文献：
[1]
Nie M， Yang Y， Zhang Z， et al. Degradation of chloramphenicol by thermally activated persulfate in aqueous solution[J]. Chem. Eng， 2014，246（246）：373～382.
[2] Matzek LW， Carter K E. Activated persulfate for organic chemical degradation： A review[J]. Chemosphere，2016（151）：178～188.。