农业生产中所用到的杀虫剂类和除草剂类药物，不易被微生物降解，在自然界中的半衰期较长，成为地表水或地下水的农药污染的面源污染源。由于杀虫剂类和除草类农药的生物毒性，很难通过水体生物生态修复技术去除，这就需要在依靠微生物代谢的生物技术处理工艺出水，进一步进行基于强氧化剂的深度处理。SO4o-是一种氧化能力强且环境友好的氧化剂。由于其较高的有机物碳化效率和对卤代污染物的有效去除，SO4o-近年来受到越来越多的关注。 结合我省发展绿色农业的经济战略，减少农业对环境的污染，本研究拟采用具有较高催化活性的零价铁和铁氧化物组成的复合物（Fe0/FexOy）活化过硫酸盐，产生羟基自由基和/或硫酸根自由基，降解水体中存在的被广泛使用的农药。而铁在自然界中分布极为广泛、易获得、毒性低，因此，Fe0/FexOy是一种经济且环境友好的催化剂。本研究的意义在于为水体中人畜医疗药物、农药等难降解有机物的去除提出一种环境友好的降解技术。揭示Fe0/FexOy/PMS降解污染物的的机理，分析水质参数对污染物去除效率的影响，为实际应用中氧化体系的选择和工艺参数的优化提供理论基础。 本研究以农药莠去津（ATZ）为难降解目标污染物，研究不同工艺参数（溶液pH、PMS投加量、催化剂投加量、ATZ初始浓度）和不同水质条件下催化剂Fe0/FexOy活化PMS体系对ATZ的降解效果与动力学，表征了催化剂与PMS反应前后结构和元素价态变化；采用硝基苯（NB）和ATZ竞争实验的方法，原位鉴定了PMS/催化剂体系的自由基种类，并进一步基于稳态假设定量推导得到自由基产率比的公式；分析了催化剂活化PMS的机理。得到研究结论主要如下： （1）不同的制备条件-催化剂尺寸条件下，纳米尺寸的催化剂活化PMS去除ATZ的效果好于微米尺寸的催化剂。但两种试验条件下的假一级速率常数的比值远远小于比表面积的比值，说明ATZ去除效果并不与催化剂颗粒比表面积成正比增加。 （2）催化剂活化PMS降解ATZ的假一级速率常数（kobs），随pH的增加而降低；随ATZ初始浓度的增加而降低；随Fe0投量增加而增加；随PMS的投量先增加后降低，在PMS投量为25 μmol/L时最大。方差分析结果表明，若取显著性水平α=0.05， 催化剂投加量、pH、反应时间、PMS投加量对ATZ的降解影响显著，而ATZ初始浓度的影响并不显著。水体中的阴离子CO32-、Cl-以及NO3-对ATZ的降解均有明显的抑制效果。在模拟地下水条件下，催化剂和PMS的投量为0.25 g/L和25 μmol/L时，ATZ的降解率可达87%，说明模拟地下水水质背景下PMS/催化剂对ATZ有很好的降解效果。 （3）NB和ATZ的竞争实验结果表明PMS/催化剂体系中的活性物种为硫酸根自由基（SO4o-）和羟基自由基（HOo）；且两种自由基的产率比为10.5:1。XPS分析结果表明催化剂与PMS反应过程中材料表面的Fe0发生了氧化反应，产生的二价铁和三价铁铁氧化物包裹在Fe0表面形成氧化层导致表面Fe0含量降低。溶液中同时存在Fe2+和Fe3+。说明催化剂活化PMS产生活性自由基的路径可以概括为Fe0与PMS首先发生两电子转移生成Fe2+，Fe2+进一步与PMS发生一电子转移生成Fe3+，Fe3+在Fe0的还原作用下会重新生成Fe2+。而PMS与Fe2+发生一电子转移，生成SO4o-或HOo，并且生成SO4o-的反应是主要路径。

东北农业大学

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。