水蒸汽浴FeS2高效Fenton降解甲草胺

O647; 由于硫化铁在自然环境中的丰富性,其生成活性氧和降解各种有机污染物的类Fenton活性已被广泛研究.然而,由于表面含铁活性位点的暴露有限,它们的类Fenton活性通常不高.在本研究中,以黄铁矿(FeS2)为例,基于水蒸汽对FeS2的热处理,开发了一种提高硫化铁矿物Fenton活性的新策略,研究发现经水蒸汽热处理后的FeS2(Heat-FeS2)对甲草胺(ACL)的非均相Fenton活性比由水热反应制备的母体FeS2(Fresh-FeS2)更高.在初始pH为6.3时,Heat-FeS2-Fenton体系对ACL的降解速率为0.48min-1,约为Fresh-FeS2-Fentton体系的23倍.电子自旋共振分析和苯甲酸探针实验证实,与Fresh-FeS2-Fenton体系相比,在Heat-FeS2-Fenton体系中产生更多的羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O2-).Heat-FeS2的Fenton活性大幅增强主要可归因于含量增加的高活性表面Fe2+/Fe3+组份、较高的Fe2+浸出量和最佳的反应pH条件.扫描电镜,透射电镜,X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱等一系列表征结果表明,热处理可显著促进晶格Fe2+向表面活性Fe2+的转化,同时增强表面SO42-的生成,从而形成高酸性表面.此外,热处理后Fresh-FeS2表面Fe2+在表面总铁中的百分比从13％提高到了Heat-FeS2的29％,而且Heat-FeS2的Fe2+浸出量(0.23mmol·L-1)也远高于Fresh-FeS2的Fe2+浸出量(＜0.02 mmol·L-1).为了进一步阐明Heat-FeS2材料ACL降解活性增强的机理,我们通过XPS技术监测类Fenton反应前后Heat-FeS2表面Fe和S物种的变化关系.结果表明,H2O2反应后,Fresh-FeS2和Heat-FeeS2中Fe2+和Fe3+的表面含量显著增加,而S22-物种的表面浓度则相对下降,证实了S22-物种在Fe3+还原为Fe2+循环中的关键作用.重要的是,本研究不仅加深了对FeS2氧化转化、腐蚀及其对天然环境中有毒有机物转化与降解的认识,而且还提供了一种基于硫化铁矿物的高效Fenton氧化方法.