今日WR | 高鐵酸鹽氧化降解礦物固定芘:礦物類型和中間氧化鐵物種的作用
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圖文摘要
高鐵酸鹽 (Fe(VI)) 如 K 2 FeO 4 是修復水處理中有機污染物的有效綠色氧化劑。礦物是有效的污染物吸附劑,也是優(yōu)良的固體多相催化劑,可能會影響 Fe(VI) 的修復過程。 最近, 中國科學院南京土壤研究所 王芳 老師團隊在Water Research期刊上發(fā)表題為“ Degradation of mineral-immobilized pyrene by ferrate oxidation: role of mineral type and intermediate oxidative iron species ”的綜述文章。 在這項研究中, 以典型的多環(huán)芳烴化合物芘為對象,首次研究了Fe(VI)在蒙脫石、高嶺石和針鐵礦三種礦物上固定化芘的氧化作用。 在Fe(VI)濃度為50倍摩爾的條件下,pH9.0條件下,芘(10 μM)的降解率為87% ~ 99%。 不同礦物降解芘的最適pH值不同,最適pH值由中性到堿性依次為蒙脫石(pH 7.0)、高嶺石(pH 8.0)和針鐵礦(pH 9.0)。 雖然針鐵礦對Fe(VI)降解芘的催化活性最高,但由于針鐵礦體系中氧 化物質(zhì)的自衰變導致其降解效率低于蒙脫石。 質(zhì)子化和劉易斯酸在蒙脫土和針鐵礦上輔助Fe(VI)氧化芘。 中間高鐵酸鹽(Fe(V)/Fe(IV))是芘氧化的主要氧化種,而Fe(VI)的貢獻很小。 羥基自由基猝滅實驗表明,羥基自由基參與了礦物固定化芘的降解,在蒙脫土體系中,羥基自由基對芘降解的貢獻為11.5% ~ 27.4%,其次為高嶺石(10.8% ~ 21.4%)和針鐵礦(5.1% ~ 12.2%)。 基質(zhì)中大量的陽離子和溶解的腐殖酸阻礙了芘的降解。 最后,確定了兩種產(chǎn)生鄰苯二甲酸的降解途徑。 本研究證實了固定在礦物上的芘的Fe(VI)的高效氧化,有助于開發(fā)基于Fe(VI)的高效環(huán)保修復技術(shù)。
圖文導讀
Fig. 1. Effects of oxidant dosage and solution pH on mineral-immobilized pyrene degradation by Fe(VI). Different letters on the bars in each graph indicate significant differences at p < 0.05 level. Experiment condition: [Pyrene] 0 : 10 μM; t: 2 h.
2. 礦物固定芘的降解動力學
Fig. 3. Plot of second- and third-order reaction kinetics for mineral-immobilized pyrene oxidation by Fe(VI) with different Fe(VI) dosages and pH according to equation 2 and 7 , respectively. Symbols and solid lines stand for the experimental data and the model fitting results, respectively. Experimental conditions: a-c, g-i: pH 8.0, [Fe(VI)] 0 : 0.06?0.50 mM; d-f, i-l: [Fe(VI)] 0 : 0.50 mM, pH 7.0?9.0.
Fig. 8. Proposed reaction pathways of pyrene degradation by Fe(VI) oxidation. Structure in brackets are unidentified intermediates.
7、礦物催化Fe(VI)氧化芘的可能機理
Fig. 9. Possible mechanisms of minerals (a, montmorillonite; b, kaolinite; c, goethite) as catalysts on efficient pyrene oxidation by Fe(VI)
文獻信息:
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