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随着各行业生产规模的扩大和工业用水量的日益增长，大量有机污染物排放进入水体环境，对人类生命安全和生态环境稳定带来严重危害，同时与我国经济的可持续发展理念相违背。因此，如何高效降解工业用水中的有机污染物是目前亟待解决的重要问题。由于难降解有机物难以生化处理，同时物理法又无法使其实现根本去除的效果，因此，越来越多的研究者将目光转向化学法。其中，高级氧化技术（AOPs）因反应速率快、反应条件温和等优点，在众多化学法中脱颖而出。与基于羟基自由基的 AOPs相比，基于硫酸根自由基的AOPs因反应过程中产生的硫酸根自由基（SO4-·）较羟基自由基（·OH）半衰期更长、氧化电位更高，因而该技术应用更为广泛。研究表明，SO4-·可通过活化过硫酸盐产生，其中，过一硫酸盐（PMS）较过二硫酸盐（PS）更易被过渡金属活化，但采用金属离子均相活化时存在离子投加量较大，后续难以回收再利用等弊端，因而，近年来高效非均相催化剂的制备及其性能研究成为学者们关注的热点。
本论文采用一步水热法制备出钴铁双金属氧化物非均相催化剂，研究金属前驱体中钴、铁不同配比时所合成的催化剂对催化PMS降解苯酚的性能差异，确定一步法制备钴铁双金属氧化物的最佳前驱体配比。对催化剂进行 X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（Scanning electron microscope，SEM）与傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）等表征，并研究其对活化PMS降解典型难降解有机污染物如苯酚、环丙沙星、亚甲基蓝的效果，考察了反应温度、氧化剂 PMS的投加量以及催化剂投加量对目标污染物降解效果的影响，测定了PMS的利用率、催化剂的稳定性及重复利用性，此外，还通过自由基鉴定实验、反应过程中TOC去除率以及紫外-可见光全谱扫描对反应机理进行分析。具体的研究内容与结果如下：
（1）通过研究金属前驱体中钴、铁不同配比对降解苯酚的影响，得出当金属前驱体中Co:Fe=1.5:1.5时所制备的催化剂Co1.5Fe1.5O4具有较高催化活性。对 Co1.5Fe1.5O4催化剂进行了一系列表征， SEM表征显示催化剂Co1.5Fe1.5O4是由0.2~0.4μm的球状结构组成，XRD表征表明该催化剂结晶度良好， FTIR表征显示了 Co1.5Fe1.5O4材料的 Fe(Co)-O特征吸收峰， Co1.5Fe1.5O4的EDS表征图表明材料中含有Co、Fe、O三种元素，且Co:Fe:O=20.95:21.65:57.40≈1.5:1.5:4，这进一步说明采用一步法成功地制备出Co1.5Fe1.5O4。
（2）研究了催化剂Co1.5Fe1.5O4活化PMS对苯酚、环丙沙星以及亚甲基蓝的降解性能，结果表明：在中性条件下，浓度较高的不同目标污染物在较短时间内均能达到较好的去除效果，去除率均能达到90%以上，同时有机物均实现了一定程度的矿化。此外，在不同体系中总铁与总钴的离子浸出量都不大，均能达到工业排放标准，氧化剂PMS利用率都较高，催化剂重复使用实验表明该催化剂具有良好的重复利用性能，能够实现多次循环使用，具有较高的稳定性，是一种很有前途的催化剂，同时也表明该催化剂在应用中具有一定的广谱性，对于处理各类实际工业废水具有指导借鉴意义，此外该类催化剂在实际应用中具有易于实现、经济实用等优势，也具有一定的环境意义。
（3） Co1.5Fe1.5O4催化 PMS产生的活性物质来自于催化剂表面≡Co2+/≡Co3+与≡Fe2+/≡Fe3+之间的价态转变。通过机理分析得出，在三种不同污染物体系中，起主要氧化作用的物质均为SO4-·，其极强的氧化性使得各类难降解有机污染物能够实现快速高效去除的效果。
本论文采用一步水热法制备出钴铁双金属氧化物非均相催化剂，研究金属前驱体中钴、铁不同配比时所合成的催化剂对催化PMS降解苯酚的性能差异，确定一步法制备钴铁双金属氧化物的最佳前驱体配比。对催化剂进行 X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（Scanning electron microscope，SEM）与傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）等表征，并研究其对活化PMS降解典型难降解有机污染物如苯酚、环丙沙星、亚甲基蓝的效果，考察了反应温度、氧化剂 PMS的投加量以及催化剂投加量对目标污染物降解效果的影响，测定了PMS的利用率、催化剂的稳定性及重复利用性，此外，还通过自由基鉴定实验、反应过程中TOC去除率以及紫外-可见光全谱扫描对反应机理进行分析。具体的研究内容与结果如下：
（1）通过研究金属前驱体中钴、铁不同配比对降解苯酚的影响，得出当金属前驱体中Co:Fe=1.5:1.5时所制备的催化剂Co1.5Fe1.5O4具有较高催化活性。对 Co1.5Fe1.5O4催化剂进行了一系列表征， SEM表征显示催化剂Co1.5Fe1.5O4是由0.2~0.4μm的球状结构组成，XRD表征表明该催化剂结晶度良好， FTIR表征显示了 Co1.5Fe1.5O4材料的 Fe(Co)-O特征吸收峰， Co1.5Fe1.5O4的EDS表征图表明材料中含有Co、Fe、O三种元素，且Co:Fe:O=20.95:21.65:57.40≈1.5:1.5:4，这进一步说明采用一步法成功地制备出Co1.5Fe1.5O4。
（2）研究了催化剂Co1.5Fe1.5O4活化PMS对苯酚、环丙沙星以及亚甲基蓝的降解性能，结果表明：在中性条件下，浓度较高的不同目标污染物在较短时间内均能达到较好的去除效果，去除率均能达到90%以上，同时有机物均实现了一定程度的矿化。此外，在不同体系中总铁与总钴的离子浸出量都不大，均能达到工业排放标准，氧化剂PMS利用率都较高，催化剂重复使用实验表明该催化剂具有良好的重复利用性能，能够实现多次循环使用，具有较高的稳定性，是一种很有前途的催化剂，同时也表明该催化剂在应用中具有一定的广谱性，对于处理各类实际工业废水具有指导借鉴意义，此外该类催化剂在实际应用中具有易于实现、经济实用等优势，也具有一定的环境意义。
（3） Co1.5Fe1.5O4催化 PMS产生的活性物质来自于催化剂表面≡Co2+/≡Co3+与≡Fe2+/≡Fe3+之间的价态转变。通过机理分析得出，在三种不同污染物体系中，起主要氧化作用的物质均为SO4-·，其极强的氧化性使得各类难降解有机污染物能够实现快速高效去除的效果。