摘要
地下水是一种重要的灌溉和饮用水资源。然而，由于工业、农业的发展以及加油站地下储罐、垃圾填埋场的泄露，产生了大量有机污染物并对地下水造成污染，这对生态系统和人类健康造成了威胁。过硫酸盐是一种具有氧化能力强、存储运输方便以及环境友好等一系列优点的氧化剂，尤其是被激活后产生的硫酸根自由基，能够高效地降解各类持久性有机污染物。本文经过文献调研发现，铁系激活剂，包括二价铁和三价铁离子、零价铁、硫化铁、铁基多金属复合物、铁氧(氢氧)化物以及负载型铁基激活剂等，都能以均相或者非均相的方式有效激活过硫酸盐，从而总结了这些激活剂激活过硫酸盐的机理和最新研究进展。通过对铁系激活剂的了解，选择了廉价易得且环境友好的四氧化三铁作为过硫酸钠激活剂，开展对1,2-二氯丙烷的降解实验研究。结合降解情况和溶液中游离氯离子检测结果，四氧化三铁能够有效活化过硫酸钠降解1,2-二氯丙烷，其降解速率在一定程度内，随着四氧化三铁和过硫酸钠施用量的增加而上升，超过一定程度后反应速率反而减慢。通过电子自旋共振实验和自由基淬灭实验，同时检测到了硫酸根自由基和羟基自由基，而羟基自由基起到主要的作用。五轮地下水中循环实验和十轮纯水中循环实验用来检测四氧化三铁在实际运用中的激活可持续性，发现随着循环轮数的增加，污染物降解率和矿化程度衰减加快，但也发现四氧化三铁能够有效激活过硫酸钠并保持80%以上的降解效率。通过环境扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、X射线光电子能谱表征结果，发现四氧化三铁在反应前后能够基本保持形貌和晶体结构的稳定，同时，在能谱分析中检测到碳元素峰，以及在X射线光电子能谱中显示四氧化三铁中二价铁比例降低。综合以上结果，铁系激活剂是有效的过硫酸盐激活剂，其中的四氧化三铁具有持续原位激活过硫酸盐修复降解地下水中持久性有机污染物的潜力。
NETL