水熱法制備MnO2活化過硫酸鹽降解水中的四環(huán)素

杜蕊含,尚 丹,蔣 欣,王 洋,康春莉

(1.吉林大學(xué) 新能源與環(huán)境學(xué)院,長春 130012; 2.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 濕地生態(tài)與環(huán)境重點實驗室,長春 130102)

四環(huán)素類抗生素(tetracycline antibiotics,TCs)是一類廣譜抗生素,生產(chǎn)和使用量均較大[1].常見的TCs包括四環(huán)素(tetracyclines,TC)、土霉素(oxytetracycline,OTC)和金霉素(chlortetracycline,CTC).人體和動物攝入的TCs只有部分被吸收利用,剩余部分會以代謝物的形式排放到環(huán)境中,導(dǎo)致環(huán)境污染,因此,有效處理TCs是當(dāng)前急需解決的環(huán)境問題.高級氧化技術(shù)(advanced oxidation processes,AOPs)依靠反應(yīng)中產(chǎn)生的強氧化自由基快速有效地降解有機污染物,是一種有效的廢水處理方法[2],目前利用Fenton氧化和電化學(xué)氧化等技術(shù)處理TCs廢水已取得了較好的效果[3-5].

相對于其他過硫酸鹽的非均相活化劑,錳基材料具有在地殼中含量豐富、價格便宜、環(huán)境友好和低毒性等優(yōu)勢.Liang 等[16]首次將錳基材料(MnO2)用于過硫酸鹽的活化,并發(fā)現(xiàn)其具有良好的活化性能.之后,越來越多的錳氧化物(MnOx)被用作過硫酸鹽的活性劑.MnOx是廢水處理中傳統(tǒng)且經(jīng)濟有效的吸附劑和氧化劑[17],在活化PMS/PS方面表現(xiàn)出極大的潛力[18].其中,MnO2具有較強的氧化性,能夠活化PMS/PS,高效去除有機污染物[18-19].MnOx表面的Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)之間的轉(zhuǎn)化是PMS激活的主要因素[18-20].由于不同的電子和幾何排布,因此不同晶相結(jié)構(gòu)MnO2的催化活性也有差異.Huang等[18]合成了不同結(jié)構(gòu)的MnO2(隧道結(jié)構(gòu)的α-,β-,γ-MnO2和層狀結(jié)構(gòu)δ-MnO2),發(fā)現(xiàn)不同相結(jié)構(gòu)MnO2對PMS降解污染物的活化順序不同.此外,對不同形貌和晶相MnO2活化PMS的能力進行了對比,發(fā)現(xiàn) MnO2的結(jié)晶度是影響催化反應(yīng)活……