邻苯二甲酸脂(PAEs)类化合物是一种广泛使用的环境有机污染物,具有致癌效应,人体暴露于PAEs可能会对生殖系统,肝系统和肾脏系统产生不良影响。因此,研究如何高效降解PAEs具有重要的环境意义。基于含硫矿物催化分解过氧化氢(H₂O₂)产生羟基的类Fenton反应被广泛应用于污染物的降解,然而,H₂O₂作为氧化剂在实际修复应用中有着消耗过快,反应剧烈等缺点。与H₂O₂相比,单过硫酸盐(PMS)、过氧化钙(CaO₂)在土壤环境中更加的稳定,更适合于大规模的修复应用。基于此,本论文以邻苯二甲酸二乙酯(DEP)为代表性PAEs,系统地研究了典型硫矿物黄铁矿(FeS₂)催化分解PMS和CaO₂产生自由基降解DEP的微观机制,从羟基自由基和硫酸根自由基两个角度考察了DEP降解的过程和机理。主要研究内容和结果如下:(1)发现了FeS₂具有高效活化PMS产生硫酸根自由基和羟基降解和矿化DEP的效果,用0.5g/L的FeS₂和2.0mmol/L的PMS去除了DEP(20mg/L)溶液58.9%的总有机碳。解析了FeS₂催化分解PMS产生自由基的机制,发现FeS₂表面亚铁(Fe(Ⅱ))是催化分解PMS的主要活性位点,而硫作为电子供体在固体表面促进了Fe(Ⅱ)的再生循环。同时,原位红外光谱和光电子能谱分析发现,伴随着硫的氧化,其生成了不同硫化物的中间态,比如S₅^2-,S₈⁰,S₂O₃^2-和SO₃^2-,其中SO₃^2-会进一步与表面的Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)反应生成产生硫酸根自由基(SO₄·^-)。利用电子顺磁共振技术和自由基淬灭实验证实了不同类型自由基的产生和转化过程。此项研究揭示了硫的转化在黄铁矿活化PMS过程中的重要作用,为研究含硫矿物催化分解氧化剂产生自由基提供了新的视角,也为PAEs类污染物的修复提供了新的方法。(2)阐明了FeS₂高效催化分解CaO₂降解DEP的作用机制。用0.1g/L的FeS₂和1.0mmol/L的CaO₂可以在2小时降解10mg/L的DEP,如果将FeS₂的用量提升3倍,那么10mg/L的DEP将在几分钟内完全去除。CaO₂在水中分解产生的H₂O₂可以被溶出的Fe²⁺活化,从而产生羟基自由基使DEP降解。Cl^-、HCO₃^-、NO₃^-都会对DEP的降解产生抑制作用。该研究为黄铁矿及CaO₂用于实际原位修复提供了理论基础。