摘要
诺氟沙星(NOR)具有生物毒性，排入到环境中会对人类健康造成威胁。常见的处理方法有生物降解法和吸附法，但存在效率低的问题。基于过硫酸盐的高级氧化技术因能使NOR降解，近年来得到了广泛关注。过硫酸盐在常温下化学性质稳定，因此研究者往往采用过渡金属(如Fe2+)将其活化，但存在Fe2+消耗过快而需要多次投加的问题。本研究基于铁元素在水中发生腐蚀能持续释放Fe2+的性质，采用纳米零价铁(nZVI)活化过硫酸氢钾(PMS),不仅克服了Fe2+活化的局限性，而且Fe2+腐蚀后形成的铁氧化物可以吸附残余NOR及降解产物，从而起到协同去除NOR的作用，并且避免了降解产物的二次污染。 本研究从铁源、NaBH4与FeSO4摩尔比、表面改性剂以及双金属Ni复合、凹凸棒土负载等方面优化了nZVI的制备条件，考察了nZVI投加量、温度、天然水中常见阴离子等因素对NOR去除率的影响。通过X射线衍射仪、透射电镜和比表面积分析仪测试了nZVI反应前后的理化性质，探讨了nZVI活化PMS(nZVI-PMS)协同去除NOR的自由基种类以及历程与机制，分析了降解产物和途径，得到的主要结论如下: (1)制备nZVI的最佳条件:采用FeSO4作为铁源，还原剂NaBH4与FeSO4的摩尔比为2,不与Ni复合、不添加改性剂以及不以凹凸棒土负载。以此条件制备的nZVI活化PMS,反应2h时对NOR的去除率可达到97.4％。 (2)nZVI投加量为1g/L、PMS浓度为0.4mM、温度范围为10-55℃、pH值在3-9之间时，nZVI-PMS协同去除NOR的效率均在为97％以上。常见阴离子Cl-、HCO3-和SO42-对NOR的去除略有促进，而NO3-则有较弱的抑制。当腐殖酸浓度为0-10mg/L时，对NOR的去除影响并不显著。 (3)通过电子顺磁共振和自由基淬灭实验，确定了nZVI-PMS体系的自由基主要是SO4-·,其次为OH·。nZVI-PMS协同去除NOR的历程及机制为:nZVI中的Fe0腐蚀产生Fe2+,Fe2+活化PMS产生SO4-·和OH·自由基，在5min之内完成NOR的降解去除。nZVI经过与水、OH-以及溶解氧的一系列反应转化为纤铁矿后可将残余的NOR及其降解产物通过吸附去除。 (4)采用质谱仪检测降解产物，推测NOR的降解路径及产物为:自由基攻击NOR后使其哌嗪环断裂、苯环开环、脱氟，最后会降解成短链小分子酸。
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