高铁酸钾氧化降解新兴有机污染物的研究进展

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1、第32卷第1期环境化学Vol．32，No．12013年1月ENVIRONMENTALCHEMISTRYJanuary2013DOI:10．7524/j．issn．0254-6108．2013．01．009*高铁酸钾氧化降解新兴有机污染物的研究进展＊＊杨滨应光国赵建亮刘有胜(有机地球化学国家重点实验室，中国科学院广州地球化学研究所，广州，510640)摘要新兴有机污染物在传统的污水处理厂处理过程中难以完全去除，如果进入到水环境中，不仅影响水质，而且对水生态系统和人类健康具有潜在的风险．高铁酸钾在水处理领域被称为环境友好型的多功能水处理剂，其氧化降解新兴有机污染物的研究备受关注．本

2、文详细介绍了高铁酸钾的结构和性质，重点论述了高铁酸钾与新兴有机污染物的反应机制，如:化学反应动力学、线性自由能关系、反应副产物及其毒性变化，并对未来的研究方向与发展趋势进行了展望．关键词高铁酸钾，新兴有机污染物，反应机制．新兴有机污染物(Emergingorganiccontamination)是指环境中未列入常规监测，但是能够进入环境［1］并能引起已知或疑似生态和(或)人类健康负面影响的任何合成或者天然存在的有机化合物，例如苯并三唑类化合物(Benzotriazoles，BTs)、内分泌干扰物(Endocrinedisruptingchemicals，EDCs)、药物和个人护

3、理品(Pharmaceuticalsandpersonalcareproducts，PPCPs)等．新兴有机污染物除部分直接排放至天［2］然水体中以外，污水处理厂的处理效率则是控制新兴有机污染物进入环境的重要因素．然而现有污水处理厂的设计和运行一般仅考虑有机物、氮、磷等常规污染物的去除，对大部分新兴有机污染物的处理［2-5］效果并不理想，因此新兴有机污染物会随污水处理厂出水或生物污泥进入到水环境之中，给水生生物和人类健康带来潜在威胁．［2］对于污水中新兴有机污染物的去除，常用的处理手段包括生物降解法、物理方法和化学氧化法．高铁酸钾(K2FeO4，Fe(Ⅵ))处理技术是一种新型的

4、化学氧化处理技术，其在水处理过程中协同了氧化、絮凝、消毒、除臭等作用，并且Fe(Ⅵ)的降解产物为氢氧化铁(Fe(OH)3)，因而Fe(Ⅵ)在水处理领［6-9］域被称为环境友好型的多功能水处理剂．本文结合课题组在Fe(Ⅵ)氧化降解BTs、EDCs和PPCPs方面的工作以及国内外相关研究成果，综述了Fe(Ⅵ)氧化降解有机污染物尤其是新兴有机污染物的最新研究进展，重点论述了Fe(Ⅵ)与新兴有机污染物的反应机制，以此为Fe(Ⅵ)处理技术对污水中新兴有机污染物有效控制提供基础理论依据．1Fe(Ⅵ)的结构和性质2－高铁酸钾(K2FeO4，Fe(Ⅵ))是铁的正六价化合物，是高铁酸根(FeO4

5、)的金属盐类．Fe(Ⅵ)为暗［10］紫色有光泽的粉末状晶体，具有正四面体结构，键角接近于完美四面体的109．5°，4个相同的氧原子［11］2－以共价键与位于中心的正六价铁原子相连接(图1)，且FeO4是单一的化学单元，与K2MnO4和K2CrO4相类似属Td点群，并且具有高价离子的对称性和顺磁电子的排布结构．此外，通过测定水溶液中［12］0Fe(Ⅵ)与高氯酸在25℃下的反应热可以计算Fe(Ⅵ)的热力学参数，其生成热ΔHf=(－115±1)－10－1kcal·mol，估计的熵值为(9±4)e．u．，生成自由能ΔFf=(－77±2)kcal·mol．固体Fe(Ⅵ)易溶于水形成紫红色

6、溶液，Fe(Ⅵ)溶液在可见光区510nm处有最大的吸收波长2012年3月29日收稿．*广东省自然科学基金资助项目(S2012040007592);中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-EW-108);国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07528-001-02，2008ZX07211-008);中国博士后科学基金资助项目(2012M511845)资助．＊＊通讯联系人，Tel:020-85290200;E-mail:guangguo．ying@gmail．com;guang-guo．ying@gig．ac．cn1期杨滨等:高铁酸钾氧化降解新兴有机污染物的研究

7、进展55－1－1－1－1［13］(ε510nm=1150Mcm)，在紫外光区275nm和320nm之间有很强的肩峰(ε250nm=7000Mcm)．此外，Fe(Ⅵ)溶液的紫外可见吸收光谱易受溶液pH值的影响，这是因为Fe(Ⅵ)在整个pH值范围内以2－－+2－－FeO4、HFeO4、H2FeO4和H3FeO44种形态存在，其中FeO4、HFeO4和H2FeO4的理论结构示意图如图［14］［15］［15］［16］1所示．Fe(Ⅵ)在水溶液中的解离常数分别为1．6、3．5和7．2，如图2所示．H2