摘要：硫化零价铁(S-nZVI)因其电子传递效率高、选择性好,近年来在水处理领域应用广泛。将硫化零价铁与高级氧化技术结合,可发挥材料优异的催化性能,实现对污染物的高效降解。论文以硫脲为硫源制备高活性硫化纳米零价铁,构建S-nZVI活化过二硫酸盐(PDS)高级氧化体系实现对四环素的高效降解。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征方法对S-nZVI的组成结构和表面形貌进行分析,考察硫铁摩尔比(S/Fe)、硫化时间、S-nZVI投加量、PDS浓度、溶液初始pH和共存离子对TC降解的影响作用,通过活性物种淬灭实验和电子顺磁共振实验(EPR)探究自由基和非自由基活性物质对TC的降解作用,利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析TC降解的可能路径。试验结果表明:纳米零价铁(nZVI)经硫化改性后,比表面积增大,铁(Fe)和硫(S)均匀地分布在材料表面;S/Fe对TC降解的影响作用较小,TC降解率与S-nZVI投加量和PDS浓度呈正相关,但随着硫化时间升高呈现降低趋势;S-nZVI/PDS体系在较宽pH范围内(pH=5～9)均具有较优的TC降解效果;反应溶液中存在不同阴离子时,TC降解率受到不同程度抑制作用,其中HCO3-抑制作用最为显著;当S/Fe为0.028、硫化时间为2h、S-nZVI投加量为1 g/L、PDS浓度为2 mmol/L,不调节初始溶液pH时,反应120 min后TC降解率可达94.6%;S-nZVI/PDS体系的活性物种除常见自由基(SO4·-和HO·)外,还包括非自由基活性物质Fe(Ⅳ),但Fe(Ⅳ)对TC的降解作用较小;TC降解的可能路径主要是通过特定官能团裂解和开环反应进行,最终氧化降解成CO2和H2O。
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