过硫酸盐活化技术的研究
单原子催化剂活化过硫酸盐综述
单原子催化剂活化过硫酸盐综述一、引言过硫酸盐作为一种环境友好的氧化剂，广泛应用于有机物转化、能源生产和水处理等领域。
近年来，研究者发现单原子催化剂（SACs）能有效活化过硫酸盐，在众多化学反应中显示出较高的活性和选择性。
本文将对单原子催化剂活化过硫酸盐进行综述，主要涵盖以下方面：单原子催化剂概述、过硫酸盐的化学性质、单原子催化剂活化过硫酸盐的机理、活化过程中的反应类型、影响因素与反应条件以及实际应用与展望。
二、单原子催化剂概述单原子催化剂是一种新型的纳米催化剂，其特点是活性中心只有一个原子。
这种独特的结构使得单原子催化剂具有较高的活性和选择性，被广泛应用于各种化学反应。
单原子催化剂可以通过各种方法合成，如物理吸附、化学键合等，使其稳定地分散在各种基底上。
三、过硫酸盐的化学性质过硫酸盐是一种含有过氧基(-O-O-)的化合物，具有强氧化性。
在酸性或中性条件下，过硫酸盐是一种温和的氧化剂，可以用于有机化合物的选择性氧化。
在碱性条件下，过硫酸盐可以发生自身氧化还原反应，生成硫酸根自由基。
四、单原子催化剂活化过硫酸盐的机理单原子催化剂活化过硫酸盐的机理主要涉及电子转移过程。
在反应过程中，单原子催化剂上的活性原子与过硫酸盐发生电子交换，将过硫酸盐的电子转移到活性原子上，从而活化过硫酸盐。
在这一过程中，单原子催化剂起到了电子传递的作用，同时也提供了活性位点，使得过硫酸盐能够发生氧化还原反应。
五、活化过程中的反应类型利用单原子催化剂活化过硫酸盐可以实现多种类型的反应，如氧化反应、磺化反应、羟基化反应等。
这些反应在有机合成、能源转化和环境治理等领域具有广泛的应用前景。
六、影响因素与反应条件影响单原子催化剂活化过硫酸盐的因素包括催化剂的活性位点类型、过硫酸盐的浓度、溶液的pH值以及温度和压力等反应条件。
通过优化这些因素和条件，可以调控反应过程，提高反应效率和选择性。
七、实际应用与展望单原子催化剂活化过硫酸盐在有机合成、能源转化和环境治理等领域展现出广阔的应用前景。
碱活化过硫酸盐 原理
碱活化过硫酸盐是一种常用于漂白、氧化和污水处理等工业过程中的化学物质。
它的活化原理基于过硫酸盐的特性，在碱性条件下发生分解产生高活性的自由基，进而参与反应。
以下是碱活化过硫酸盐的原理详细分析：1. 过硫酸盐的特性：过硫酸盐 常用的有过硫酸钠、过硫酸铵等）是一种不稳定的化合物，分子中含有氧-氧单键 O-O），该键可以在适当条件下发生分解，生成两个亚硫酸根离子 SO4-），同时释放出氧自由基 ·O）。
2SO5^2-→ 2SO4^2-+ O2↑2. 碱性条件：过硫酸盐的分解需要碱性环境来进行。
在碱性溶液中，碱会提供氢氧根离子 OH-），使溶液呈现高pH值。
3. 活化过程：在碱性条件下，过硫酸盐分子与水反应生成亚硫酸根离子和氧自由基。
亚硫酸根离子可以进一步参与反应，而氧自由基具有很高的氧化能力。
(a) 过硫酸盐的分解：2SO5^2-+ 2H2O → 2SO4^2-+ 4OH-这个反应会在溶液中产生一定浓度的亚硫酸根离子和氢氧根离子。
(b)氧自由基的生成：SO5^2-→ SO4^2-+ O·氧自由基 ·O）是高度反应性的物质，具有很强的氧化作用。
4. 反应应用：碱活化过硫酸盐的自由基可以用于多种化学反应，常见应用如下：(a) 漂白：自由基能够与有色化合物发生氧化反应，降解其结构，并改变其吸收光谱，从而达到漂白的效果。
(b) 氧化反应：自由基能够与有机物反应，引发氧化反应，常应用于有机合成中。
(c) 污水处理：自由基能够与有机污染物相互作用，分解其结构，使其转化成无机物或易降解的有机物，从而起到处理污水的作用。
综上所述，碱活化过硫酸盐的原理是在碱性条件下，过硫酸盐分解生成亚硫酸根离子和氧自由基，这些高活性物种能够参与多种氧化、漂白和污水处理反应。
过硫酸盐活化技术的研究
过硫酸盐活化技术的研究摘要：过硫酸盐活化产生的强氧化性硫酸根自由基SO4-·，在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。
本文综述了热、过渡金属离子、紫外光等单一方法，以及紫外光与过渡金属离子或双氧化剂的复合方法活化过硫酸盐进行了阐述。
关键词：过硫酸盐，活化技术，硫酸根自由基1前言过硫酸盐包括过一硫酸盐(peroxymonosulfate或oxone)和过二硫酸盐(peroxydisulfate或persulfate)，通常情况下(包括本文)是指后者。
过硫酸盐活化(activated persulfate)成为一类新型的“高级氧化技术”(advanced oxidation technologies，AOTs)。
过硫酸盐在水中电离产生过硫酸根离子S2O82-，其标准氧化还原电位为E0= + 2.01 V(相对于标准氢电极，下同)，接近于臭氧(E0= + 2.07 V)，其分子中含有过氧基O—O，是一类氧化性较强的氧化剂。
但由于过硫酸盐比较稳定，在常温下反应速率较慢，对有机物的降解效果不明显[1]。
过硫酸盐在热、光、超声、过渡金属催化等条件激活下产生强氧化性的硫酸根自由基SO4-·，如式（1）所示。
S2O82-+ activator→SO4-·+（SO4-·或SO42-） (1)2不同物质对过硫酸盐的活化2.1过度金属对过硫酸盐的活化过流酸盐从过度金属中得到一个电子时能够被活化产生SO4-·（如式2，式中M代表金属），常用的金属有银、铜、锌、铁、钴、锰。
S2O82-+Mn+→Mn+1+SO42-+SO4-·（2）2.2热活化基本原理（式(3)）S2O82-+加热→SO4-· (3)活化机理:热激发断裂双氧健，需要的热活化能约40.2 kJ/mol。
温度可提高过硫酸盐的分解，高温、高压条件下过硫酸盐降解有机物也是可行的。
除温度影响外，在热活化过程中，影响活化的因素还有过硫酸盐的浓度、pH和离子强度。
过硫酸盐活化技术降解污染物的研究进展
过硫酸盐活化技术降解污染物的研究进展徐文思;彭伟;张星;李晨旭;刘杰【摘要】We briefly introduce physical and chemical properties of persulfate(PS),and emphasize the PS ac-tivation technology,including transition metal ions activation,transition metal activation,carbon activation,and thermal activation,etc.Meanwhile,we summarize the activation mechanism and the application of activated PS in the degradation of organic matter,and propose the main research directions and the technical improvement di-rections of PS activation technology in the future.%简单介绍了过硫酸盐的物理和化学性质,重点介绍了过硫酸盐的活化技术,如过渡金属离子活化、过渡金属活化、碳活化、热活化等,并对活化机理及活化过硫酸盐在有机物降解中的应用进行了简述,提出了过硫酸盐活化技术未来的主要研究方向以及技术改进方向.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】5页(P14-18)【关键词】过硫酸盐;硫酸根自由基;活化;污染物;过渡金属【作者】徐文思;彭伟;张星;李晨旭;刘杰【作者单位】陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆 401331【正文语种】中文【中图分类】X703.1无处不在的无机物和有机物导致的全球污染越来越严重，致使全球约超过25%的人口遭受水污染带来的健康和卫生问题[1]，尤其是在人类发展指数(HDI)较低的许多非洲和亚洲国家，地表水和地下水的污染直接导致缺水。
活化过硫酸盐氧化法修复有机污染土壤的研究进展
活化过硫酸盐氧化法修复有机污染土壤的研究进展摘要：过硫酸盐在不同活化因子的作用下可产生具有强氧化性的硫酸根自由基（SO4–·），能氧化分解众多的有机化合物，同时因其具有的氧化能力强、反应速度快及应用范围广等特点，近年来在环境污染治理领域备受关注。
本文在对活化过硫酸盐氧化机理分析的基础上，综述了国内外利用过渡金属离子、氧化剂、热、强碱及联合活化等多种方式活化过硫酸盐修复有机物污染土壤的研究现状，并对活化过硫酸盐修复污染土壤的影响因素如氧化剂的添加量及添加方式、初始pH 和反应时间进行了综述。
此外，对活化过硫酸盐氧化法与电动修复、微生物修复、表面活性剂洗脱、固化稳定化等技术在土壤修复中的联合应用同样进行了的阐述。
最后提出了活化过硫酸盐应用于土壤修复领域存在的问题，并对今后的研究方向进行了展望。
关键词：过硫酸盐；氧化；活化；自由基；修复；有机污染物随着城市的现代化及经济的高速发展，城市布局和结构有了很大的调整，众多企业和工厂的搬迁、关停等产生的污染场地在二次开发和再利用的过程中，遗留的土壤污染问题犹如一颗“定时炸弹”，对生态环境及人群健康造成威胁。
如何有效解决遗留污染场地的污染土壤问题现已迫在眉睫，国内外众多学者对这一问题展开了不断的探索。
有机污染土壤的修复方法有原位修复和异位修复两种。
其中，原位化学氧化是将化学氧化剂加入污染原位区域，污染物由于氧化剂的强氧化性而被分解转化为小分子无害物质的方法，该方法因其氧化范围宽、降解效率高、修复周期短等特点成为环境领域的研究热点。
近年来，化学氧化技术已经在有机污染土壤的应用方面取得了较大进展，呈现出显著的修复效果。
选择合适的氧化剂是决定土壤修复效率的关键因素之一，氧化剂要求不仅氧化性强，而且本身及氧化产物对环境危害小。
目前应用于有机污染物降解的化学氧化剂包括Fenton 试剂、O3、高锰酸钾、活化过硫酸盐等。
高锰酸钾（氧化还原电位E0 =1.68V）性质稳定，易与含π 键的有机物反应，但本身容易被土壤中的天然有机质所消耗，同时产生的二氧化锰沉淀影响氧化剂在空隙中的传递，且存在污染地下水的风险；同样具有环境友好性的Fenton 试剂氧化范围宽、反应速度快，但羟基自由基产量不稳定，且易与土壤组分选择性剧烈反应，限制了自由基与污染物接触氧化的机会，同时对环境pH 范围要求较窄；臭氧（氧化还原电位E0 =2.07V）及其形成的自由基氧化能力较强，且二次污染小，但由于其为气态，纵向传输距离短，易受到传质和溶解性的限制而影响修复效果[6]。
碳基材料活化过硫酸盐
碳基材料活化过硫酸盐引言：过硫酸盐是一种常用的氧化剂，具有高效、高选择性和环境友好的特点。
然而，过硫酸盐的活化过程需要较高的温度或金属催化剂的参与，限制了其应用范围。
为了克服这些限制，一种新的方法是利用碳基材料对过硫酸盐进行活化，该方法在催化剂的选择性和催化性能方面具有许多优势。
一、碳基材料的种类碳基材料广泛应用于各个领域，如石墨烯、多孔碳材料、碳纳米管等。
这些材料具有良好的导电性、热稳定性和化学稳定性，适合用作催化剂载体。
二、碳基材料活化过硫酸盐的机理碳基材料活化过硫酸盐的机理主要包括两个步骤：过硫酸盐的吸附和活化。
首先，过硫酸盐通过物理吸附或化学吸附与碳基材料表面发生作用，形成过硫酸盐吸附物。
然后，在适当的条件下，碳基材料表面的活化位点与吸附的过硫酸盐发生反应，产生活性氧物种，如自由基或氧化剂。
三、碳基材料活化过硫酸盐的应用1. 水处理碳基材料活化过硫酸盐在水处理中具有潜在的应用。
通过活化过硫酸盐，可以高效地去除水中的有机污染物和重金属离子。
此外，碳基材料本身具有良好的吸附性能，可以进一步提高水处理效果。
2. 催化反应碳基材料活化过硫酸盐在有机合成和环境领域的催化反应中广泛应用。
例如，通过活化过硫酸盐可以实现有机物的氧化反应，如醇的氧化和有机污染物的降解。
此外，碳基材料还可以与其他催化剂协同作用，提高催化反应的效率和选择性。
3. 能源储存碳基材料活化过硫酸盐在能源储存领域也具有潜在的应用。
通过活化过硫酸盐，可以实现电化学储能设备的高能量密度和长循环寿命。
此外，过硫酸盐活化的碳基材料还可以用作超级电容器电极材料，提高能量存储和释放的效率。
四、碳基材料活化过硫酸盐的优势与传统的过硫酸盐活化方法相比，碳基材料活化过硫酸盐具有以下优势：1. 无需高温条件：碳基材料可以在室温下活化过硫酸盐，降低能源消耗和操作成本。
2. 无需金属催化剂：碳基材料本身具有良好的催化性能，无需金属催化剂的参与，降低了催化剂的成本和环境风险。
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新型过硫酸盐活化技术降解有机污染物的研究进展
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过硫酸盐活化技术的研究
发表时间：2018-01-03T10:42:00.517Z 来源：《知识－力量》2017年9月下作者：闫剑飞
[导读] 本文综述了热、过渡金属离子、紫外光等单一方法，以及紫外光与过渡金属离子或双氧化剂的复合方法活化过硫酸盐进行了阐述。
闫剑飞
（四川大学，四川成都 610207）
摘要：过硫酸盐活化产生的强氧化性硫酸根自由基SO4-·，在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。
本文综述了热、过渡金属离子、紫外光等单一方法，以及紫外光与过渡金属离子或双氧化剂的复合方法活化过硫酸盐进行了阐述。
关键词：过硫酸盐，活化技术，硫酸根自由基
1前言
过硫酸盐包括过一硫酸盐(peroxymonosulfate或oxone)和过二硫酸盐(peroxydisulfate或persulfate)，通常情况下(包括本文)是指后者。
过硫酸盐活化(activated persulfate)成为一类新型的“高级氧化技术”(advanced oxidation technologies，AOTs)。
过硫酸盐在水中电离产生过硫酸根离子S2O82-，其标准氧化还原电位为E0= + 2.01 V(相对于标准氢电极，下同)，接近于臭氧(E0= + 2.07 V)，其分子中含有过氧基O —O，是一类氧化性较强的氧化剂。
但由于过硫酸盐比较稳定，在常温下反应速率较慢，对有机物的降解效果不明显[1]。
过硫酸盐在热、光、超声、过渡金属催化等条件激活下产生强氧化性的硫酸根自由基SO4-·，如式（1）所示。
S2O82-+ activator→SO4-·+（SO4-·或SO42-） (1)
2不同物质对过硫酸盐的活化
2.1过度金属对过硫酸盐的活化
过流酸盐从过度金属中得到一个电子时能够被活化产生SO4-·（如式2，式中M代表金属），常用的金属有银、铜、锌、铁、钴、锰。
S2O82-+Mn+→Mn+1+SO42-+SO4-· （2）
2.2热活化
基本原理（式(3)）
S2O82-+加热→SO4-· (3)
活化机理:热激发断裂双氧健，需要的热活化能约40.2 kJ/mol。
温度可提高过硫酸盐的分解，高温、高压条件下过硫酸盐降解有机物也是可行的。
除温度影响外，在热活化过程中，影响活化的因素还有过硫酸盐的浓度、pH和离子强度。
研究表明，增大过硫酸盐的浓度可加快有机物的降解速度，增大pH和离子强度都不利于过硫酸盐活化。
过硫酸盐氧化的有机污染物质不同，pH对反应过程的影响效果也不同[2]。
2.3紫外活化
基本原理（式(4)）
S2O82-+紫外→2SO4-· (4)
研究表明在波长小于270 nm的紫外光照射下O— O键才断裂[3]。
光活化过硫酸盐的方法可用于处理饮用水和污水，尤其是那些装有UV消毒系统的水厂。
太阳光中的UV约占5%，这足以使过硫酸盐转化为UV/S2O82-的高效性S2O82-的高溶解性，这种方法还很适合于逆流的污水中去除SO4-·[2]。
由于使用太阳光无经济费用，在光照条件下活化过硫酸盐技术的经济成本低。
因此，太阳光活化过硫酸盐水处理技术将具有很大的发展潜力。
3复合活化方式
3.1紫外光与过渡金属离子的联合
紫外光与过渡金属离子联合活化过硫酸盐是可行的UV/Ag+/S2O82-可使2，4-二氯苯酚在60 min内降解，但其处理效果低于UV/S2O82-(降解2，4-二氯苯酚需30 min)，可能原因是Ag+生成的有色Ag2+降低了溶液的吸光率。
在无光照条件下，Ag+/S2O82-体系活化S2O82-至少需50 mg/L的Ag+，但如果在UV照射下1mg/L的Ag+就可以活化S2O82-[2]，其机理尚无明确解释。
3.2紫外光与双氧化剂的联合
用UV/H2O2/S2O82-的方法处理CBF，结果表明用此法比用UV/H2O2UV/S2O82-处理CBF的效果都好。
其原因是额外增加的氧化剂产生了更多的自由基SO4-· 和·OH，从而提高了CBF降解效率，原理同S2O82-/H2O2UV/H2O2/S2O82-体系虽降解CBF效率高，但其矿化率较低[1]。
4总结与展望
总之，过硫酸盐在各种活化条件下都可产生氧化能力很强的硫酸根自由基SO4-· 。
由于其优异的特性，过硫酸盐活化技术在环境领域的应用前景愈来愈广泛，对过硫酸盐活化方式的深入研究是很有意义的。
目前，过硫酸盐的活化方法正在发展和完善之中。
针对不同的应用领域，可以采用不同的活化方法。
目前，人们对硫酸根自由基技术的研究大多仅限于实验室的小试规模，其技术发展还很不完善。
开发新型的活化方法，并将过硫酸盐活化技术用于生活污水和工业废水的处理等将是今后发展的一个方向；另外，过硫酸盐活化技术与传统生物技术的结合也将是一个具有挑战性的课题。
参考文献：
[1]. 杨世迎等, 过硫酸盐高级氧化技术的活化方法研究进展. 现代化工, 2009(04): 第13-19页.
[2]. Huang, K., R.A. Couttenye and G.E. Hoag, Kinetics of heat-assisted persulfate oxidation of methyl tert-butyl ether (MTBE). Chemosphere, 2002. 49(4): p. 413-420
[3]. Anipsitakis, G.P. and D.D. Dionysiou, Transition metal/UV-based advanced oxidation technologies for water decontamination. Applied Catalysis B: Environmental, 2004. 54(3): p. 155-163.
作者简介：闫剑飞（1990.12-），男，甘肃省庆阳市人，四川省成都市双流县四川大学环境工程专业研究生。