过硫酸盐活化技术的研究

过硫酸盐活化技术的研究

闫剑飞

闫剑飞

（四川大学，四川成都610207）

摘要：过硫酸盐活化产生的强氧化性硫酸根自由基SO4-·，在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。本文综述了热、过渡金属离子、紫外光等单一方法，以及紫外光与过渡金属离子或双氧化剂的复合方法活化过硫酸盐进行了阐述。

关键词：过硫酸盐，活化技术，硫酸根自由基

1前言

过硫酸盐包括过一硫酸盐(peroxymonosulfate或oxone)和过二硫酸盐(peroxydisulfate或persulfate)，通常情况下(包括本文)是指后者。过硫酸盐活化(activatedpersulfate)成为一类新型的“高级氧化技术”(advancedoxidationtechnologies，AOTs)。过硫酸盐在水中电离产生过硫酸根离子S2O82-，其标准氧化还原电位为E0=+2.01V(相对于标准氢电极，下同)，接近于臭氧(E0=+2.07V)，其分子中含有过氧基O—O，是一类氧化性较强的氧化剂。但由于过硫酸盐比较稳定，在常温下反应速率较慢，对有机物的降解效果不明显[1]。过硫酸盐在热、光、超声、过渡金属催化等条件激活下产生强氧化性的硫酸根自由基SO4-·，如式（1）所示。

S2O82-+activator→SO4-·+（SO4-·或SO42-）(1)

2不同物质对过硫酸盐的活化

2.1过度金属对过硫酸盐的活化

过流酸盐从过度金属中得到一个电子时能够被活化产生SO4-·（如式2，式中M代表金属），常用的金属有银、铜、锌、铁、钴、锰。

S2O82-+Mn+→Mn+1+SO42-+SO4-·（2）

2.2热活化

基本原理（式(3)）

S2O82-+加热→SO4-·(3)

活化机理:热激发断裂双氧健，需要的热活化能约40.2kJ/mol。温度可提高过硫酸盐的分解，高温、高压条件下过硫酸盐降解有机物也是可行的。除温度影响外，在热活化过程中，影响活化的因素还有过硫酸盐的浓度、pH和离子强度。研究表明，增大过硫酸盐的浓度可加快有机物的降解速度，增大pH和离子强度都不利于过硫酸盐活化。过硫酸盐氧化的有机污染物质不同，pH对反应过程的影响效果也不同[2]。

2.3紫外活化

基本原理（式(4)）

S2O82-+紫外→2SO4-·(4)

研究表明在波长小于270nm的紫外光照射下O—O键才断裂[3]。光活化过硫酸盐的方法可用于处理饮用水和污水，尤其是那些装有UV消毒系统的水厂。太阳光中的UV约占5%，这足以使过硫酸盐转化为UV/S2O82-的高效性S2O82-的高溶解性，这种方法还很适合于逆流的污水中去除SO4-·[2]。由于使用太阳光无经济费用，在光照条件下活化过硫酸盐技术的经济成本低。因此，太阳光活化过硫酸盐水处理技术将具有很大的发展潜力。

3复合活化方式

3.1紫外光与过渡金属离子的联合

紫外光与过渡金属离子联合活化过硫酸盐是可行的UV/Ag+/S2O82-可使2，4-二氯苯酚在60min内降解，但其处理效果低于UV/S2O82-(降解2，4-二氯苯酚需30min)，可能原因是Ag+生成的有色Ag2+降低了溶液的吸光率。在无光照条件下，Ag+/S2O82-体系活化S2O82-至少需50mg/L的Ag+，但如果在UV照射下1mg/L的Ag+就可以活化S2O82-[2]，其机理尚无明确解释。

3.2紫外光与双氧化剂的联合

用UV/H2O2/S2O82-的方法处理CBF，结果表明用此法比用UV/H2O2UV/S2O82-处理CBF的效果都好。其原因是额外增加的氧化剂产生了更多的自由基SO4-·和·OH，从而提高了CBF降解效率，原理同S2O82-/H2O2UV/H2O2/S2O82-体系虽降解CBF效率高，但其矿化率较低[1]。

4总结与展望

总之，过硫酸盐在各种活化条件下都可产生氧化能力很强的硫酸根自由基SO4-·。由于其优异的特性，过硫酸盐活化技术在环境领域的应用前景愈来愈广泛，对过硫酸盐活化方式的深入研究是很有意义的。目前，过硫酸盐的活化方法正在发展和完善之中。针对不同的应用领域，可以采用不同的活化方法。目前，人们对硫酸根自由基技术的研究大多仅限于实验室的小试规模，其技术发展还很不完善。开发新型的活化方法，并将过硫酸盐活化技术用于生活污水和工业废水的处理等将是今后发展的一个方向；另外，过硫酸盐活化技术与传统生物技术的结合也将是一个具有挑战性的课题。

参考文献：

[1].杨世迎等,过硫酸盐高级氧化技术的活化方法研究进展.现代化工,2009(04):第13-19页.

[2].Huang,K.,R.A.CouttenyeandG.E.Hoag,Kineticsofheat-assistedpersulfateoxidationofmethyltert-butylether(MTBE).Chemosphere,2002.49(4):p.413-420

[3].Anipsitakis,G.P.andD.D.Dionysiou,Transitionmetal/UV-basedadvancedoxidationtechnologiesforwaterdecontamination.AppliedCatalysisB:Environmental,2004.54(3):p.155-163.

作者简介：闫剑飞（1990.12-），男，甘肃省庆阳市人，四川省成都市双流县四川大学环境工程专业研究生