阿特拉津(atrazine,ATZ)作为一种广泛应用于农业生产中的化学除草剂,易残留、难降解,在环境中检出率极高。近年来,基于Fe²⁺活化SO₄^-·的高级氧化技术被广泛应用于环境中有机物的降解去除,但该技术也存在明显缺陷如p H反应条件要求苛刻、易形成大量铁泥等。利用天然含铁矿物缓释Fe²⁺的非均相活化可以很好的克服这些缺点。天然黄铁矿(pyrite,Fe S₂)作为矿物环境中常见的尾矿,其来源广泛、价格低廉。基于此,本文选用天然黄铁矿活化过硫酸盐(persulfate,PS)降解水中ATZ,并开展了以下研究内容:pyrite/PS体系降解ATZ的有效性以及自由基的产生途径及其贡献;反应条件对pyrite/PS体系中ATZ降解的影响;环境因素对pyrite/PS体系中ATZ降解的影响;pyrite/PS体系中ATZ降解的降解间产物以及降解路径研究。通过上述研究,获得了以下主要结果:(1)黄铁矿氧化可缓释Fe²⁺为pyrite/PS体系提供持续Fe²⁺活化PS,产生自由基有效降解ATZ。自由基猝灭实验及电子顺磁共振(EPR)证实黄铁矿活化PS产生的·OH和SO₄^-·是降解ATZ关键物质,其中又以SO₄^-·氧化降解作用占主导。(2)黄铁矿浓度为0.4 g/L、PS浓度为2 mmol/L、温度为30℃的反应条件下,反应50 min后5 mg/L ATZ几乎完全降解。在一定范围内适当增加黄铁矿投加量、PS初始浓度、温度及减小黄铁矿粒径都可提高pyrite/PS对ATZ降解速率和效率。此外,酸性环境可促进Fe²⁺的溶出,自由基也更稳定,有利于ATZ的降解。因此,黄铁矿氧化产酸,导致pyrite/PS体系可以在更宽泛的p H范围内持续高效降解ATZ。(3)除Fe³⁺可加速ATZ的降解以外,NH₄⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、CO₃^2-、HCO₃^-、H₂PO₄^-、NO₃^-、Cl^-均对ATZ的降解具有不同程度的抑制作用,且抑制效果最强的三种无机离子排序为:CO₃^2->HCO₃^->H₂PO₄^-。腐殖酸(humic acid,HA)对ATZ的降解具有轻微抑制作用,并且随HA浓度的升高抑制程度增大。常见的金属螯合剂如EDTA、柠檬酸钠和草酸易与黄铁矿产生的Fe²⁺络合,显著降低了黄铁矿活化PS的性能,从而严重抑制ATZ的降解。最后,EPR检测发现这些环境因素抑制pyrite/PS体系中自由基的产生,这是导致ATZ降解被抑制的直接原因。(4)质谱测定结果显示ATZ在pyrite/PS体系中可形成6种降解产物。根据产物的分子式和结构式,本研究认为ATZ的降解主要通过脱烷基、脱氯和羟基化攻击支链上的乙基和异丙基实现ATZ的有效降解。