活化过硫酸盐高级氧化技术研究进展

高卉

（西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川 成都 611756）

引言

在一定的活化条件下，过硫酸盐能够产生出羟基自由基以及硫酸根自由基，并且由于其氧化性的十分强烈，理论上可以去除绝大部分的有机物[1]。目前实际应用过程中，常用的一些过硫酸盐有过二硫酸盐（S2O82-）和过一硫酸盐（HSO5-），前者是应用最为广泛的，也是一种在高级氧化技术中得到了十分广泛的应用的氧化剂。对比其他的氧化剂来说，它有独特的优点，如反应速率较快、二次污染小、经济效益好等。不仅如此，活化过硫酸盐高级氧化技术在被污染的土壤修复、地下水的修复处理等污染修复的领域有着十分广阔的前景。目前，活化过硫酸盐高级氧化技术有多种形式，包括：光、过渡金属离子、热、光、无机阴离子、碱活化和活性炭活化等多种形式。

1 过硫酸盐活化方式

1.1 光活化

20 世纪50 年代，Tsao M S[2]等就已开展对紫外（UV）活化过硫酸盐的研究。光活化技术机理如下：

有关的研究表明，200～280nm 波长的紫外光可以有效活化过硫酸盐（PS）产生SO4-,最常用的波长为254nm[3]。张恒[4]等采用UV-254nm 活化过硫酸盐降解麻黄碱（EPH），UV-254nm 活化过硫酸盐工艺可以在实验条件下的EPH 去除中发挥极大作用。其氧化降解反应符合二级动力学方程。随着PS 投加量的增加，EPH 的去除率也会随之增大。郭佑罗[5]等采用UV-PS 降解水中双氯芬酸钠，Allen[6]等采用UV-PS 降解水体中的氨基苯甲酸（PABA）,研究表明，对水中的双氯芬酸钠与PABA 的降解速率随着PS 的投加量的增加快速增大。

众多研究结果均表明，UV-PS 与传统高级氧化技术相比，操作简单，对污染物的去除效率更高。

1.2 热活化

热活化法的过程，主要是因为温度的升高，使得S2O82-的O-O键发生断裂，形成2个SO4-[7]，其机理如下：

热活化的过硫酸盐过程，主要是受到了过硫酸盐浓度、温度、pH 值和离子强度等因素的影响。王晓晓[8-9]等采用热活化过硫酸盐氧化降解水体中的泛影酸钠和普萘洛尔(PRO)，研究表明遵循一级反应动力学规律。但也并非全部如此，Hori H[10]等，他们在运用过硫酸盐去分解全氟辛酸（PFOA）的时候发现，在反应温度为80℃时，PFOA 的降解速率会比150℃更高。所以热活化法一定要在最佳的温度下才能取得更好的效率。微波活化则是热活化的一种演变。张磊[11]等研究发现当丁基黄药质量浓度为150mg/L，过硫酸钾质量浓度为10mmol/L，微波功率为250W 时，丁基黄药的降解率在反应时间为13min 时可以达到92.75%。

1.3 过渡金属活化

过渡金属活化的机理如下：

在常温下，常见的Fe2+、Mn2+、Co2+、Cu2+等过渡金属离子就能够活化过硫酸盐产生SO4-·。Anipstakis等[12]综合比较了9种金属离子,结果发现Ag+活化过S2O82-效果最佳。王鸿宾[13]等研究了对于水中双氯芬酸钠(DCF)的降解过程中Fe2+活化过硫酸盐(PS)的去除过程，结果表明，除pH 的影响外，当摩尔比为1∶1 时，DCF 的降解效率达到最佳，过量则会产生抑制作用。赵玉钰[14]等研究表明Fe2+活化过硫酸盐降解喹啉产生了含有羰基、羧基、羟基和胺基等中间产物，喹啉未被完全矿化。

2 展望

在上述的几种过硫酸盐活化技术中，热活化遵循反应动力学规律，最佳活化温度还需要进一步探寻；UV 活化和过渡金属活化受pH 值影响大，且易随着污水成分的不同产生副产物，提高二次污染的风险。此外还有电活化、碱活化、碳基材料活化、氧化剂活化等方式。需要注意的是目前所做的实验研究大多局限为单一污染物的降解，实际应用中污水成分复杂，还需开展更多的实验研究，探寻更高效清洁且经济效益高的过硫酸盐高级氧化技术。