朱文秀 李海普 杨兆光

摘 要：利用共沉淀法制备出磁性催化剂Mn-Fe/ACs，通过描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）和N2-吸附/脱附（BET）等表征其物化性质，进一步构建非均相催化臭氧氧化体系，探讨不同因素（催化剂种类及含量、溶液的pH、污染物初始浓度等）对磺胺甲嘧啶（SMX）催化降解的影响。通过自由基抑制剂试验及对Mn-Fe/ACs材料使用前后表面物质分析，提出Mn-Fe/ACs对臭氧催化作用机制。结果表明：制备出的Mn-Fe/ACs是一种理想的臭氧催化剂，建立的臭氧催化体系可实现对目标污染物的快速去除、催化材料的磁性分离。

关键词：Mn-Fe/ACs;非均相催化臭氧氧化;降解;磺胺甲嘧啶;降解机制

中图分类号 X52  文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）18-0147-06

Magnetic Catalyst Mn-Fe/ACs： Study on Heterogeneous Catalytic Ozone Oxidation of Antibiotic in Water

ZHU Wenxiu et al.

（Chemistry and Chemical Engineering， Central South University， Changsha 410083， China; Center for Environment and Water Resources， Central South University， Changsha 410083， China）

Abstract： The magnetic catalyst Mn-Fe/ACs was prepared by the co-precipitation method， and its physical and chemical properties were scanning electron microscope（SEM）， X-ray photoelectron spectrometer （XPS） and N2-adsorption/ Desorption （BET）， etc. On this basis， a heterogeneous catalytic ozone oxidation system was further constructed. Discuss the influence of different factors （catalyst type and content， pH of the solution， initial concentration of pollutants， etc.） on the catalytic degradation of sulfamethazine （SMX）. Through the free radical inhibitor experiment and the surface material analysis of Mn-Fe/ACs materials before and after use， the catalysis mechanism of Mn-Fe/ACs on ozone was proposed. The results show that the prepared Mn-Fe/ACs is an ideal ozone catalyst， and the established ozone catalytic system can achieve rapid removal of target pollutants and magnetic separation of catalytic materials.

Key words： Mn-Fe/ACs; Heterogeneous Catalytic Ozone Oxidation; Degradation; Sulfamethazine; Degradation mechanism

1 引言

磺胺甲嘧啶（Sulfamerazin，SMX）是一种磺胺类光谱杀菌抗生素，因其大量生产和使用，被检测出存在于水环境中。此类抗生素可在動物和人体中发生累积，若其长期存在于环境中，则会对动物及生态环境造成一定的危害[1]。传统的污水处理工艺（普通的生化法）不能有效地将其去除[2]。因此，需要一种有效的SMX降解处理技术。

臭氧作为一种强氧化剂，其氧化电位为（2.07V），已被广泛应用于消毒、脱色、味觉和异味控制。臭氧分子是一种亲电试剂，能参与有机化合物的双电子转移反应，通过直接臭氧氧化或者产生羟基自由基（·OH）间接氧化，可有效地去除水中难降解有机污染物，如微囊藻毒素[3]、多环芳烃[4]、磺胺甲恶唑[5]等。但单独的臭氧氧化具有一定的缺点和弊端，如选择性臭氧氧化、不完全氧化、能耗高、中间体比初始污染物毒性大等，不利于深度处理废水中的有机污染物。……