樊茹沛,张国珍,周添红,黄星星

(兰州交通大学 环境与市政工程学院 甘肃省黄河水环境重点实验室,甘肃 兰州 730070)

1 氧化机理

1.1 硫酸根自由基

(1)

PS技术原料易得，效果显著，在废固液气均具有广泛的应用[9]。

1.2 过硫酸盐

常见的过硫酸盐包括过硫酸钠、过硫酸铵和过硫酸钾。20 ℃下过硫酸铵溶解度为2.5 mol/L，过硫酸钠溶解度为2.3 mol/L，过硫酸钾溶解度为0.17 mol/L[10]。过硫酸钠(分子式见图1)具有好的水溶性(干燥保存)，稳定性，在PS中使用最为广泛。

图1 过硫酸钠结构式Fig.1 Sodium persulfate structure

1.3 技术原理

过硫酸盐氧化中自由基与有机物通常发生提取，加成和电子转移3种反应，反应式的机理见式(2)、(3)、(4)[11]。

(1)氢原子提取反应：

(2)

(2)不饱和键的加成反应：

(3)

(3)单电子转移反应：

(4)

2 活化方式

过硫酸盐常温下较稳定，仅利用过硫酸盐氧化往往难以达到降解有机物的目的，故需通过活化激发其产生具有更强氧化性的自由基。活化过硫酸盐的方法较多，目前笔者收集的文献中，常采用的方法有：热活化[12]、光活化[13]、过渡金属离子活化[14]、活性炭活化[15-16]、电化学活化[17]、微波活化[18]、超声波活化[19]。

2.1 热活化

热活化通过升温,提供足够活化能迫使键断裂,产生硫酸根自由基，其量子产率为2[20]，所需活化能高于140.2 kJ/mol，反应原理见式(5)。

(5)

热活化过程受到过硫酸盐浓度、温度、pH和离子强度等影响，其中pH值的影响最大[21]。

2.2 光活化

光活化利用光能活化过硫酸盐，反应多遵循伪一级动力学，反应原理见式(6)。

(6)

2.3 过渡金属活化

(7)

(8)

金属的投加量应适宜，避免投加金属消除硫酸根自由基，过量金属消除强氧化性自由基的副作用，原理见式(9)、(10)。……