摘要
染料是废水中一类重要的污染物，若将未处理的染料废水直接排放不仅会造成严重的环境问题，还会对生物体的健康构成极大的威胁。但传统的水处理技术均存在一定的局限性，亟需一种新型高效的处理方法。基于过一硫酸盐(Peroxymonosulfate，PMS)的高级氧化技术在水中难降解有机污染物的去除方面应用潜力巨大，且具有经济高效、环境友好等优点。PMS活化后产生的活性氧物种具有强氧化能力，可以迅速将有机物分解。在PMS的众多活化方法中，金属氧化物因具有较高的稳定性且成本低而得到了广泛的应用。锰氧化物作为常见的金属氧化物之一，毒性低且对环境友好，被认为是一种较有前景的替代催化剂。因此，本研究通过水热法制备了不同形貌和不同晶面暴露的二氧化锰(MnO2)，将其用于活化PMS降解偶氮染料金橙I(OrangeI，OI)，考察了它们的催化性能，并对反应机理进行了探讨。 通过水热法分别制备了花状和管状形貌的MnO2催化剂。具有更高氧空位(Ov)含量的MnO2纳米管的催化活性更高，在15min内可去除86.52％的OI。循环实验结果证实，MnO2纳米管具有良好的稳定性，并且其在溶液初始pH为5.0-8.0以及Cl-和腐殖酸(Humicacid，HA)存在时仍可保持较高的催化活性，但在HCO3-存在时其催化活性显著下降。MnO2纳米管表面的晶格氧(OL)参与了其活化PMS的反应;Ov能够增强周围氧离子的迁移率从而有助于活性氧(O*)的生成，O*会进一步参与1O2的生成。淬灭实验表明，在MnO2纳米管/PMS体系中，O2*-和1O2对OI的降解起主要作用。 通过水热法分别制备了{110}和{100}面暴露的α-MnO2催化剂。具有更高表面羟基含量和更强还原能力的α-MnO2-100的催化性能更好，其活化PMS降解OI的表观速率常数是α-MnO2-110的2.11倍。α-MnO2-100在三次循环过程中表现出较好的稳定性。碱性条件（pH=8.0和9.0）、Cl-、HCO3-和HA对α-MnO2-100/PMS体系中OI的降解具有不同程度的抑制作用。表面羟基在α-MnO2活化PMS的过程中起了重要作用。淬灭实验和EPR结果表明，α-MnO2-100/PMS体系中存在SO4·-、·OH、O2·-和1O2，其中O2·-和1O2是主要的活性氧物种。
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