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随着四环素(TC)在医疗、畜牧养殖等领域的广泛应用,水体中的四环素污染也愈发严重。传统的水处理方法并不能完全将四环素去除,因此需要开发一种高效可行技术来去除水中的四环素。近年来,过一硫酸盐(PMS)由于其强大的氧化能力而被广泛关注。然而PMS自身与有机污染物反应较为缓慢,因此必须使用一定的方法对其进行活化。本研究以酸处理后的多壁碳纳米管(o-MWCNT)作为模板,利用简单的碳还原法制备了制备了一种Mn02/C@CNT纳米复合物作为催化剂,用于活化PMS降解水中的TC。在本研究中,通过改变o-MWCNT和高锰酸钾二者的比例,共制备了三种具有不同碳锰摩尔比的Mn02/C@CNT纳米复合物。通过使用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和比表面积及孔隙度分析仪等设备对Mn02/C@CNT纳米复合物进行了表征。表征结果表明,Mn02/C@CNT纳米复合物被成功合成,复合物中的MnO2组分属δ晶型,o-MWCNT中的含氧基团被成功固定在复合物表面。具有最佳效能的MnO2/C@CNT(1:1.75)其平均直径约为110 nm,整体呈毛刷结构,比表面积为233.573 m2/g,为介孔结构。对Mn02/C@CNT活化PMS降解TC的机制开展了详细的研究。研究表明,Mn02/C@CNT/PMS体系内主要的活性物质为SO4-·和OH·,其中SO4-·对TC降解做出了更大的贡献。表面羟基作为Mn02/C@CNT的主要活性位点,可通过配合作用将PMS以配合物的形式固定在催化剂表面并对其进行活化。另一方面,Mn02/C@CNT的氧化性也随着PMS的引入而提高,这使其可以直接氧化部分TC。Mn02/C@CNT的碳锰组分展现出了优秀的协同作用,碳元素的引入可有效增加催化剂的表面羟基数量,同时还有效降低了催化剂的极化电阻。此外,使用液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)对TC降解过程中产生的中间产物进行了分析检测,共检测出了1 1种主要的中间产物,根据这些中间产物,推测出了两条TC在Mn02/C@CNT/PMS体系中的降解路径。系统探究了催化剂投加量、PMS投加量、初始pH和反应温度等工艺参数对Mn02/C@CNT/PMS体系降解TC的影响。提高催化剂投加量、PMS投加量和反应温度可有效加速TC的降解。初始pH对Mn02/C@CNT/PMS体系几乎没有影响,该体系可在较宽的pH范围(3-9)内对TC保持一致的降解效果。在反应温度为25℃,初始pH=5,0.4 g/L催化剂,2.0 g/L PMS的最佳条件下,10分钟内TC的降解率可达98.2%。此外,还探究了自然水体中常见的无机阴离子(HCO3-、Cl-和NO3-)和腐殖酸(HA)对体系内TC降解的影响。其中HCO3-可促进体系内TC的降解,而Cl-和NO3-则可不同程度地抑制体系内TC的降解。HA对体系内TC的降解具有较为严重的抑制作用。