今日WR | 高铁酸盐氧化降解矿物固定芘:矿物类型和中间氧化铁物种的作用
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图文摘要
高铁酸盐 (Fe(VI)) 如 K 2 FeO 4 是修复水处理中有机污染物的有效绿色氧化剂。矿物是有效的污染物吸附剂,也是优良的固体多相催化剂,可能会影响 Fe(VI) 的修复过程。 最近, 中国科学院南京土壤研究所 王芳 老师团队在Water Research期刊上发表题为“ Degradation of mineral-immobilized pyrene by ferrate oxidation: role of mineral type and intermediate oxidative iron species ”的综述文章。 在这项研究中, 以典型的多环芳烃化合物芘为对象,首次研究了Fe(VI)在蒙脱石、高岭石和针铁矿三种矿物上固定化芘的氧化作用。 在Fe(VI)浓度为50倍摩尔的条件下,pH9.0条件下,芘(10 μM)的降解率为87% ~ 99%。 不同矿物降解芘的最适pH值不同,最适pH值由中性到碱性依次为蒙脱石(pH 7.0)、高岭石(pH 8.0)和针铁矿(pH 9.0)。 虽然针铁矿对Fe(VI)降解芘的催化活性最高,但由于针铁矿体系中氧 化物质的自衰变导致其降解效率低于蒙脱石。 质子化和刘易斯酸在蒙脱土和针铁矿上辅助Fe(VI)氧化芘。 中间高铁酸盐(Fe(V)/Fe(IV))是芘氧化的主要氧化种,而Fe(VI)的贡献很小。 羟基自由基猝灭实验表明,羟基自由基参与了矿物固定化芘的降解,在蒙脱土体系中,羟基自由基对芘降解的贡献为11.5% ~ 27.4%,其次为高岭石(10.8% ~ 21.4%)和针铁矿(5.1% ~ 12.2%)。 基质中大量的阳离子和溶解的腐殖酸阻碍了芘的降解。 最后,确定了两种产生邻苯二甲酸的降解途径。 本研究证实了固定在矿物上的芘的Fe(VI)的高效氧化,有助于开发基于Fe(VI)的高效环保修复技术。
图文导读
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. 矿物固定芘的降解动力学
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、矿物催化Fe(VI)氧化芘的可能机理
Fig. 9. Possible mechanisms of minerals (a, montmorillonite; b, kaolinite; c, goethite) as catalysts on efficient pyrene oxidation by Fe(VI)
文献信息:
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