中文摘要：

高锰酸钾作为一种绿色氧化剂已经在饮用水处理、土壤修复和地下水修复中受到越来越多的关注，许多人已经研究了纯水中高锰酸钾氧化不同微污染物的反应历程和动力学。申请人前期研究发现环境中普遍存在的、最重要的组分之一腐殖酸对高锰酸钾氧化苯酚的过程有重要影响。本项目选择一系列具有不同取代基的酚类化合物为目标污染物，选择分别可以代表地表水、土壤、地下水中腐殖酸的模型腐殖酸，研究不同pH时不同来源的腐殖酸对高锰酸钾氧化酚类化合物动力学的影响；利用各种光谱和结构表征手段，系统地研究不同来源腐殖酸的分子结构特征，确定腐殖酸影响高锰酸钾氧化酚类化合物过程的关键结构特性；研究取代基对腐殖酸和酚类化合物之间作用力的影响从而为腐殖酸对不同酚类化合物氧化过程的影响提供理论依据；探索高锰酸钾氧化酚类化合物的反应路径和并阐明腐殖酸存在时高锰酸钾氧化酚类化合物的反应历程和机理。

结论摘要：

酚类化合物作为水体中广泛存在的微污染有机物和部分新兴污染物的主要结构组成，长期以来都被认为是水环境领域的研究重点。高锰酸钾是饮用水处理和地下水修复过程中应用较为广泛的绿色氧化剂，但是高锰酸钾氧化酚类化合物的机理目前并不十分清晰。而且腐殖酸作为水中普遍存在的物质，对高锰酸钾氧化酚类化合物过程的影响和机制不清楚。因此本课题围绕腐殖酸对高锰酸钾氧化酚类化合物的影响开展了以下四方面的研究（1）明确了腐殖酸对高锰酸钾氧化酚类化合物的影响趋势并探明了起作用的腐殖酸的官能团。在弱酸性和中性条件下，腐殖酸的存在会促进高锰酸钾对酚类化合物的去除，而且促进程度随着pH的降低而增加。在碱性条件下，腐殖酸的存在对高锰酸钾氧化苯酚过程略有抑制。通过研究腐殖酸不同分子量级分和不同来源腐殖酸的影响，探明富含脂肪族、类聚糖结构以及羧基官能团的腐殖酸对高锰酸钾氧化苯酚的促进作用较弱，腐殖酸中含有大环芳香结构或较长的共轭双键时对高锰酸钾氧化酚类化合物的促进作用更强。（2）明晰了腐殖酸在高锰酸钾氧化酚类化合物过程中的作用机制。在酸性和中性条件下，腐殖酸作为较弱的还原剂可以与高锰酸钾反应，诱发二氧化锰的逐步生成，且腐殖酸作为络合剂可以稳定二氧化锰，新生态二氧化锰比高锰酸钾氧化能力更强，因此腐殖酸的存在可以加速高锰酸钾对酚类化合物的氧化速率。在碱性条件下，新生态二氧化锰的氧化能力不及高锰酸钾，腐殖酸的作用以竞争氧化剂为主，所以会抑制高锰酸钾对酚类化合物的氧化。但是在反应的初始2分钟内，由于腐殖酸和未电离酚类化合物之间的相互作用，提高了酚类化合物的电子云密度，使得结合态的酚更活泼。（3）针对高锰酸钾氧化酚类化合物的反应速率随pH变化呈现的类抛物线形式提出了质子传递模型，对相应的数据进行了模拟。结合上述模拟过程得到的参数与Hammett常数及氧原子自然电荷进行线性相关性分析，进一步验证了该模型的正确性。（4）开发了负载型Ru(III)催化高锰酸钾氧化技术，利用XANES分析了钌催化高锰酸钾氧化的机理，RuIII被高锰酸钾氧化为高价态的RuVII (高钌酸钾)和RuVI (钌酸钾)，高价态的钌可以快速氧化微污染物，从而加快了高锰酸钾对微污染物的降解速率。 该部分研究已经在Environ. Sci. Technol.上发表论文3篇、在Sep. Purif. Technol.上发表论文1篇。