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纳米TiO2由于其特殊的理化性质,成为近年来的研究热点。TiO2纳米产品的广泛应用导致其不可避免地释放到水环境中,对水生生物产生毒害效应。因此,TiO2纳米颗粒在水中的团聚和沉降行为引起了普遍关注。同时,TiO2作为最具潜力的光催化剂,在光催化降解有机污染物方面备受瞩目。但现有研究很少涉及天然有机质和离子的共存体系对TiO2聚沉行为及光催化效果的影响,更没有讨论团聚粒径与其光催化效果的联系。因此,本研究以富里酸(FA)模拟水中的天然有机物,选取三价铁离子(Fe(Ⅲ))为共存离子,重点研究FA和Fe(Ⅲ)单一和共存体系中TiO2纳米颗粒聚沉行为及其对17α-乙炔基雌二醇(EE2)光催化降解的影响。 在FA单一体系中,pH为4、6和8时,FA的吸附使TiO2表面负电荷明显增强,由此产生的静电排斥作用导致纳米TiO2稳定性显著增加。(Fe(Ⅲ))的力Ⅱ入增加了TiO2表面的正电荷:pH为4时,静电排斥作用抑制TiO2聚沉;pH为6和8时,氢氧化铁的架桥作用促进TiO2聚沉。在FA和(Fe(Ⅲ))共存体系中生成了COO-Fe(Ⅲ)络合物,抑制了Fe(Ⅲ)对TiO2聚沉的影响;与Fe(Ⅲ)单一体系相比,pH为4时,纳米TiO2聚沉增强,而在pH为6和8时聚沉减弱。TiO2的沉降速率与其zeta电位和团聚粒径均显著相关,DLVO理论计算证实了非DLVO力的存在,包括FA的空间位阻力和氢氧化铁胶体的架桥作用。 光催化降解实验表明,EE2的降解行为符合表观一级动力学方程,并且EE2在254 nm(UVC)体系中的降解速率明显高于其在365nm(UVA)体系中的降解速率。在UVA和UVC体系中,FA均能抑制EE2降解;而低浓度Fe(Ⅲ)对降解具有促进作用,高浓度Fe(Ⅲ)对降解具有抑制作用。当FA和Fe(Ⅲ)共存时,在UVA和UVC体系中,FA-Fe(Ⅲ)络合物对EE2降解的影响规律相反:在UVA体系中,由于FA-Fe(Ⅲ)络合物的竞争吸光和催化剂的团聚作用,EE2的降解被抑制;在UVC体系中,由于短波长紫外光的光量子效率较高,:FA-Fe(Ⅲ)络合物的光诱导性增强,有利于激发自由基的产生,EE2的降解被加快。 本研究探讨了富里酸或/和铁对TiO2聚沉行为的影响,对全面认识和正确评价复合污染体系中纳米颗粒物的迁移和归宿具有重要的参考价值。同时,本研究通过分析TiO2的团聚粒径与其光催化效果的关系,从催化剂团聚的角度揭示了富里酸或/和铁对Ti02光催化降解EE2的作用机理,对全面理解和评价TiO2的光催化降解行为具有重要的意义。