近日，实验室马军院士和东北农业大学水利与土木工程学院关英红副教授团队联合在环境领域著名学术期刊Water Research上发表了题为“Fast degradation of atrazine by nZVI-Cu'/PMS:Re-evaluation and quantification of reactivespecies, generation pathways, and application feasibility”的论文。论文采用双金属nZVI-Cu0活化以ATZ为目标化合物的PMS。系统研究了操作参数和水基质对ATZ降解的影响。重新评估并量化了nZVI-Cu0/PMS体系中产生的活性物质以及导致ATZ降解的活性物质。此外，基于初步的热力学计算，分析了nZVI-Cu0对PMS可能的活化途径。通过HPLC/ESI/QTOF对ATZ降解产物进行了鉴定，并分析了可能的降解途径。最后，对实际水体和ATZ污染的连续流中的ATZ进行了处理，考察了nZVI-Cu0/PMS的实际应用潜力。
在nZVI中加入Cu0可显著增强nZVI/PMS对ATZ的降解作用，nZVI-Cu0的吸附或还原作用可去除稀有的ATZ。在ZVI-Cu0/PMS体系中生成了SO4-、HO-、Fe(IV)、O2-和1O2。据进一步估算，Fe(IV)和ATZ的速率常数为7×104 M-1∙s-1。然而，PMS对Fe(IV)的高清除能力决定了当摩尔比(PMS/ATZ)≥10时，Fe(IV)对ATZ的侵蚀可以忽略不计(<4%)。FFA、p-BQ和BA的淬灭实验表明，ATZ在nZVI-Cu0/PMS体系中被SO4-和HO-降解，尽管也存在其他反应物。进一步的动力学分析表明，初期SO4-的生成速率约为HO-的8.70倍。SO4-是nZVI-Cu0异相活化PMS过程中降解ATZ的主要反应物。对PMS可能的活化方式进行的热力学计算表明,SO4-的主要生成可能是由于PMS在nZVI-Cu0表层被原子H还原所致。溶解的Fe2+和Cu+可能分别负责生成Fe(IV)、Cu(III)和HO-。吸附的O2被nZVI-Cu0还原后可能生成O2-和1O2。通过HPLC/ESI/QTOF鉴定了10种ATZ降解产物,并根据ATZ的结构特点分析了可能的降解途径。nZVI-Cu0/PMS对常见离子（HCO3-、Cl-、SO42-、NO3-、F-和NH4+）和NOM均有抑制ATZ降解的作用。此外，pH值（3-9）的升高和温度的降低也会降低ATZ的降解效果。然而，在自来水、地表水、模拟废水和地下水背景下，ATZ仍能被有效降解。在ATZ污染连续流的处理过程中，采用nZVI-Cu0双层布置的柱对ATZ的降解能力高于单层布置的柱。双层柱在有效期内的处理通量提高了27.27%。此外，浸出溶解的TFe和TCu的浓度也受到了限制。结果表明，nZVI-Cu0/PMS工艺可用于地下水或土壤的修复。
文章链接： https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120311
