氟苯尼考(FF)是一种新型氯霉素类的广谱抗菌药,对畜禽的疾病控制和治疗起到了重要作用。氟苯尼考具有持久性、生物积累性和远距离迁移性,环境中残存的氟苯尼考将会对人类健康和生态环境构成长期的潜在危害。因此,研究氟苯尼考的降解机理具有重要的理论意义和实用价值。SO4·-具有较高氧化电势,而且降解污染物具有非选择性,能够完全或部分矿化有机化合物。之前研究集中在均相系统中SO4·-降解污染物,对非均相系统中SO4·-降解氟苯尼考尚未有研究报道,特别是对氟苯尼考的降解特性和降解产物缺乏深入系统的研究。本文以Fe3O4活化过硫酸盐(PS)降解氟苯尼考为主线,从材料制备表征着手,系统研究了 Fe3O4降解氟苯尼考的影响因素、降解机理以及降解途径。主要研究内容及结果如下:1、Fe3O4的制备与表征本文通过热还原法成功制备了 Fe304。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)等方法对Fe3O4的空间结构、组成元素、形貌等进行表征。表征结果如下:SEM测试结果显示Fe3O4粒径较小,平均粒径为62nm;XRD的测试结果表明材料的XRD图谱峰值与标准Fe3O4样品(JCPDS:19-0629)的模式非常一致,表明产物是纯Fe3O4;XPS测试结果表明材料中铁的典型的双峰,分别对应着Fe2p3/2和Fe2p1/2的特征峰,两个峰的差值大约为14eV,正是Fe3O4所具有的特征。2、Fe3O4活化PS降解氟苯尼考的机理研究对所制备Fe3O4活化PS降解氟苯尼考的反应影响因素、材料的稳定性、可重复利用性以及反应机理进行了研究。实验结果表明:(1)室温下,氟苯尼考初始浓度为15 μM,pH 7.0,PS浓度为5.0 mM,催化剂用量为1.0g·L-1,氟苯尼考在120min内的去除率为90%,此时TOC的去除率为22.4%,240 min后去除率达到49.5%;升高反应温度能够促进反应的进行;氯离子以及碳酸氢根离子的存在会降低反应速率;天然有机物会抑制污染物的降解。反应后的Fe3O4结晶性略有降低,但结构和组成未发生改变,稳定性较好,经过3次循环利用后在120 min内降解率为34%。(2)Fe304活化PS氧化降解氟苯尼考时,反应溶液中SO4·-和HO·同时存在,SO4·-为主要存在的活性自由基,反应过程中共检测到六种中间降解产物,氟苯尼考可能的降解途径主要有两条,第一条为氟苯尼考发生苯环氯代反应,氯基取代苯环上的氢耦合成N-三氯乙酰氟苯尼考胺;另一条为氟苯尼考在氟位点发生水解反应和脱氯作用,羟基化后分别脱掉一个羟基以及氯基氧化成醛基,最终被氧化成甲基苯基砜。3、Fe3O4活化PS降解氟苯尼考同系物的研究本文对Fe304活化PS降解氟苯尼考同系物(氯霉素和甲砜霉素)的降解速率进行比较以及各自降解途径展开研究,实验结果表明:三种抗生素在初始浓度为15 μM,pH值为7.0,PS浓度为5.0mM,催化剂用量为1.0 g.L-1,120min内的降解速率大小分别为甲砜霉素>氯霉素>氟苯尼考,推测原因为氯霉素含有硝基,氟苯尼考含有氟基,硝基和氟基的难以被还原可能是降解速率偏低的原因。氯霉素的降解途径分两步,第一步氯霉素首先脱掉两个氯基,然后继续脱掉一个羟基、一个乙酰基和一个丁基从而氧化成4-硝基苯甲醛;第二步氯霉素首先脱掉一个硝基苯,然后脱掉两个氯原子,最终被氧化成2,3-二甲基-1-丁醇。甲砜霉素的降解途径主要是先脱掉甲基苯基砜,然后脱掉一个羟基和一个丙酰基,最终被氧化成DL-2-氨基-3-甲基-1-丁醇。