基于硫酸根高級氧化降解阿特拉津的研究進展

宋文俊

（西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,四川 成都 611756）

阿特拉津(ATZ)是一種使用廣泛的選擇性三氮苯類除草劑[1]，它可以通過抑制闊葉雜草的光合作用，來達到除草的作用，玉米、高粱和甘蔗等田間的雜草去除多采用阿特拉津。阿特拉津的半衰期變化幅度較大，在水中的半衰期大約是6 個月，在土壤中半衰期在14～109 天之間不等[2]。阿特拉津不僅會影響表層的水、土壤，其還會向地下進行遷移，對地下水和深層土壤造成污染，從而對人類的健康具有威脅性。

1 硫酸根高級氧化

過硫酸鹽(PS) 氧化技術(shù)優(yōu)勢明顯，高氧化性、室溫穩(wěn)定性等都是該技術(shù)具有良好發(fā)展前景的推動力。在PS的活化過程中，PS的O-O鍵斷裂，從而產(chǎn)生了硫酸根自由基(·SO4-)。該種技術(shù)能夠發(fā)揮出對有機污染物的去除性能，過硫酸鹽的活性是關(guān)鍵因素。

2 目前相關(guān)研究成果

目前對該種技術(shù)的主要研究就是采用一定的手段進行過硫酸鹽的活化，從而達到對于阿特拉津進行去除的目的。

韓昌序等[3]以抗壞血酸作為主要活化物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)確實可以有效促進過硫酸鹽分解，在單位時間內(nèi)獲得更多·SO4－，并且抗壞血酸陰離子C6H7O-6也能起到良好的活化作用，加快了對ATZ的降解。

Yang 等[4]利用簡單的溶劑熱法制備Co3O4/g-C3N4，可見光與Co3O4/g-C3N4協(xié)同催化生成·SO4-，對于阿特拉津降解效率在35min內(nèi)達到78.5 %。在NO3-、SO42-、Cl-、CO32-共存離子環(huán)境中，CO32-對阿特拉津的降解有明顯的抑制作用，e-、·OH、SO42-為主要活性物質(zhì)。

孫紹芳等[5]探究了Fe(Ⅵ)/Na2SO3體系對ATZ 的降解效能，發(fā)現(xiàn)單獨的Fe(Ⅵ)或單獨的Na2SO3對ATZ 的降解效率比較低，但是作為復(fù)合體系降解效率高于單獨一種物質(zhì)的體系，復(fù)合體系對于ATZ 的降解效率先增大后減小,其中最佳 Na2SO3投加量為150～200μmol/L.

馬曉等[6]采用共沉淀法將鈷基-普魯士藍類似物(CoCo-PBA)負載于層狀雙金屬氫氧化物CuFe-LDH 上，制得復(fù)合材料CoCo-PBA@CuFe-LDH，用于活化過一硫酸鹽(PMS)，CoCo-PBA@CuFe-LDH 具有較好的催化活性和重復(fù)使用性，經(jīng)過循環(huán)使用4 次后，ATZ 的降解率仍然能達到83.4%。

Shen 等[7]使用鉬酸鉍對過氧硫酸鹽進行活化，并在可見光的照射下進行阿特拉津降解實驗，在最佳條件下(即0.6g/L Bi2MoO6、0.8mM PMS 和可見光照射)處理60 分鐘后，ATZ 可被完全去除(>99%)。并且對Bi2MoO6催化劑進行表征，結(jié)果表明，Bi2MoO6催化劑在vis/Bi2MoO6/PMS 體系中具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和極低的金屬浸出率。

Wang 等[8]證明黃鐵礦比常用的硫酸亞鐵更能有效地活化過硫酸鹽降解阿特拉津，其對阿特拉津的降解效率是硫酸亞鐵/過硫酸鹽的1.4 倍，而FeS2/PS 的PS 消耗量僅為FeSO4的53%，這個可以歸因于FeS2緩慢且可持續(xù)地釋放溶解性Fe（II），抑制離子之間的猝滅反應(yīng)，從而產(chǎn)生更多的活性物質(zhì)用于ATZ 的降解。

Xu 等[9]以海泡石為載體，采用共沉淀法制備了新型磁性Fe3O4海泡石復(fù)合材料，用其激活過硫酸鹽降解阿特拉津。由于Fe3O4海泡石復(fù)合材料對ATZ 具有良好的吸附能力，因此認為吸附過程促進了ATZ 的降解，因為吸附的ATZ 更容易轉(zhuǎn)移到活性部位并在原位降解。

Jiang 等[10]研究了零價鐵/生物炭復(fù)合材料（ZVI/BC）活化過硫酸鹽（PS）對阿特拉津的降解性能和機理。結(jié)果表明，阿特拉津的去除率達到73.47%。此外，通過響應(yīng)面法獲得了最佳參數(shù)（175 mg/L ZVI/BC，2mM PS，初始pH 為3）。同時，在最佳條件下，阿特拉津的去除率較高（83.77%）。自由基猝滅研究和電子自旋共振表明，PS 活化過程中產(chǎn)生的活性物質(zhì)，·SO4?和HO·是降解阿特拉津的主要活性物質(zhì)。

Diao 等[11]研究了一種新型生物炭負載的零價鐵（BC-nZVI）被用作激活過氧單硫酸鹽（PMS）的多相催化劑，用于從土壤中去除除草劑阿特拉津（ATZ）。結(jié)果表明，BC-nZVI/PMS 工藝對ATZ 的去除效果優(yōu)于BC/PMS 或nZVI/PMS 工藝。在BC-nZVI/PMS 工藝中，BC/PMS 工藝與nZVI/PMS 工藝成功地實現(xiàn)了協(xié)同效應(yīng)，在最佳反應(yīng)條件下，ATZ 去除率接近96%。

3 研究展望

目前，阿特拉津在全球已被廣泛使用，且涉及的范圍和地域仍在擴大，由此對人類的身體健康造成的危害以及生態(tài)環(huán)境污染問題逐漸被重視。針對于阿特拉津降解的研究課題也日益增多，但是現(xiàn)在的研究重點不能僅著眼于具備較高的降解率，也要更加重視處理方式，需便于回收、不會造成二次污染等，這是接下來需要解決的重要課題。