黄药是硫化矿浮选过程中最常用的捕收剂,浮选废水中残留的黄药易与重金属离子形成络合物,可生化性差,易迁移,对生态系统的潜在危害巨大。因此,如何实现选矿废水的高效、经济、环保处理,是目前产业界亟待解决的关键问题。本文以典型的有机浮选药剂丁基黄药(PBX)作为目标污染物,利用过渡金属硫化矿物黄铁矿(FeS₂)和辉铜矿(Cu₂S)作为催化剂,活化过碳酸盐(SPC)对PBX进行氧化降解。 本文首先考察了FeS₂/SPC和Cu₂S/SPC体系降解PBX的性能以及影响因素,并深入剖析了反应机理。其次分析了FeS₂/SPC和Cu₂S/SPC体系降解PBX的环境适用性以及实际运用潜力。最后探究了PBX的降解路径,并评估了PBX的解毒性能。主要研究内容和结果如下: (1)研究了FeS₂/SPC和Cu₂S/SPC体系降解PBX的性能及影响因素。研究表明,在反应初始p H为3.5、SPC和FeS₂的投加量分别为0.64 m M和1.2 g/L条件下,FeS₂/SPC体系可在20 min内去除99.17%的PBX。在反应初始p H为3.5、SPC和FeS₂的投加量分别为0.38 m M和0.6 g/L条件下,Cu₂S/SPC体系可在40 min内去除96.87%的PBX。FeS₂/SPC和Cu₂S/SPC体系在复杂环境中具有出色的耐受性和抗干扰能力。Cu₂S能有效取代FeS₂催化SPC降解选矿废水中的PBX,弥补FeS₂催化体系的不足,提高实际应用的潜力。 (2)研究了FeS₂/SPC和Cu₂S/SPC体系降解PBX的反应机理。研究表明,催化剂FeS₂和Cu₂S是低孔隙率的天然矿物,具有比较良好的立方结构和晶体相,表面均具有非常丰富的含氧官能团。FeS₂/SPC和Cu₂S/SPC体系降解PBX过程中发挥氧化作用的活性物质都是·OH、O₂^·-和¹O₂,其中前者是O₂^·-和¹O₂占主导,后者是O₂^·-占主导。FeS₂/SPC和Cu₂S/SPC体系降解PBX过程中,还原性低价态S促进了Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)的氧化还原循环。 (3)研究了FeS₂/SPC和Cu₂S/SPC体系降解PBX的路径及解毒性能。研究表明,PBX分子存在受亲电攻击、亲核攻击和自由基攻击的活性位点。PBX降解过程中存在2种可能的降解路径和5种中间产物,它们分别是丁基硫代碳酸酯(C₄H₉OCSO^-)、过氧化丁基黄原酸(C₄H₉OCS₂O^-)、硫代硫酸(H₂S₂O₃)、硫酸(H₂SO₄)以及碳酸(H₂CO₃)。在活性氧(ROS)的持续攻击下,PBX分子最终转化为无机小分子物质CO₂、H₂O和SO₄^2-,实现了深度矿化。FeS₂/SPC以及Cu₂S/SPC体系均能有效降低PBX及其中间产物的生物毒性。 本研究深入分析了FeS₂/SPC和Cu₂S/SPC体系处理选矿废水中PBX的降解机制和实际应用,为选矿废水中有机药剂的高效、环保处理提供必要的理论基础和数据支撑。