【期刊】同济大学研究组 Pb(Ⅱ)加速了高锰酸盐对有机污染物的氧化：Pb(Ⅲ)的作用

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https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-022-1530-y

文章出版：Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(8): 109

原文信息

题目：

Co-present Pb(II) accelerates the oxidation of organic contaminants by permanganate: Role of Pb(III)

作者：

Lei Dong^1,2, Pin Xie¹, Xin Zhang², Junlian Qiao¹, Dandan Rao¹, Yuankui Sun (*)³, Xiaohong Guan³

作者单位：

1 Tongji University, China

2 Shanghai Municipal Engineering Design Institute (group) Co., Ltd., China

3 East China Normal University, China

通讯作者邮箱：

[e-mail]

关键词：

Permanganate (高锰酸盐);

Pb(Ⅱ) oxidation (铅(Ⅱ)氧化);

MnO₂(二氧化锰);

pH effect (pH影响)

文章亮点

• 利用Mn(VII)同时去除有机污染物和Pb(II)；

• Pb(II)在较宽的pH范围内增强了Mn(VII)的氧化性能；

• Pb(II)不会改变Mn(VII)氧化污染物的pH值曲线；

•当pH低于5.0时，Mn(VII)不能有效氧化Pb(II)；

• Pb(III)可以强化Mn(VII)在去污过程中的重要作用。

文章简介

化学氧化法是一种很有前景的水处理技术，可用于在污染场地或供水设施中降解有机污染物。其中，高锰酸盐(MnO₄⁻；Mn(VII))是一种成本较低、相对稳定且在较宽pH范围内具有较高氧化能力的氧化剂；同时，用于消毒的高锰酸盐产生的副产物可忽略不计。因此，长期以来Mn(VII)一直被用作原位化学氧化过程中的氧化剂，以去除土壤和地下水中的氯化溶剂、取代酚、多环芳烃和杀虫剂等有机污染物。另一方面，Mn(VII)也被广泛用于异位去除自来水中的臭味、颜色以及溶解的Fe(II)和Mn(II)等。近年来，由于中性条件下Mn(VII)比臭氧、氯和高铁酸盐去除抗生素、内分泌干扰物、蓝藻毒素等新兴微污染物的效果更好，所以受到了越来越广泛的关注。

当前，许多研究者们关注于Mn(VII)去除污染物的反应动力学和机理，而对于不同环境条件下Mn(VII)的性能变化还缺乏研究。其中，重金属的存在对于Mn(VII)的氧化过程是一个非常重要影响因素，尤其是Pb，它可与目标污染物共存。故该研究使用双氯芬酸(DCF)、2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)和苯胺作为模型污染物，系统比较了三种污染物在有/无Pb(II)时Mn(VII)的氧化降解动力学以及潜在的氧化作用机制。主要结论如下：

(1)在较宽的pH范围(4.5~9.0)内，Pb(II)可以促进Mn(VII)对有机污染物的氧化，并且Pb(II)的促进效果随着Pb(II)浓度的增加而增强。

(2)当pH>5.0时，Mn(VII)和Pb(II)会直接反应会生成MnO₂和Pb(III)中间体，MnO₂作为吸附剂或氧化剂对污染物去除的影响可以忽略，而Pb(III)作为助氧化剂可以促进污染物的降解。当pH<5.0时，Pb(II)不能被Mn(VII)单独氧化，但Mn(VII)会在降解有机污染物的同时原位生成MnO₂，它可将Pb(II)氧化为活性物质Pb(III)，从而促进Mn(VII)体系反应活性的增强。

文章摘要图

编委点评

高锰酸盐(Mn(VII))氧化是处理地下水和地表水中有机污染物的一种极具前景的氧化技术。为了提高Mn(VII)的氧化性能，了解其氧化动力学和机理受共存金属离子的影响是很有必要的。该研究探讨了共存Pb(II)对Mn(VII)氧化三种有机污染物的性能变化，加深了对存在氧化还原活性物质时Mn(VII)氧化体系降解有机污染物过程的理解，也为解决有机污染物和重金属的复合污染问题提供了理论指导和重要参考。

编者 | 张铠珍

点评 | 张孝林

致  谢

张孝林，男，南京大学副教授，FESE青年编委。主要研究方向为砷氟污染控制材料与技术。以第一/通讯作者在Adv. Funct. Mater.、Environ. Sci. Technol.、Water Res.、Engineering等刊物上发表研究论文40余篇，获授权中外发明专利10余项，主持国家自然科学基金等各类项目5项，获江苏省科学技术（基础类）一等奖(4/9)、环境保护科学技术二等奖(3/9)与日内瓦国际发明展金奖。

张铠珍，女，26岁，南京大学环境学院2019级环境科学与工程专业硕士生，导师为张孝林副教授，研究方向为饮用水砷氟污染控制材料与技术。

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