高级氧化工艺在活性红241降解中的应用与机理研究：九种方法的效能比较与产物分析

本研究针对难降解染料废水处理难题，系统评估了Fenton、UV/TiO2等9种高级氧化工艺(AOPs)对活性红241(RR 241)的降解效能。通过优化pH、反应时间和试剂剂量等参数，发现UV(MPL)/H2O2工艺降解效率最高(0.53 mg/dm3)，色谱分析揭示了不同工艺的中间产物差异，为工业废水处理提供了重要技术参考。

　　

合成染料在纺织、食品和制药等行业广泛应用，但其废水处理一直是环境治理的难题。活性红241(RR 241)作为典型的单偶氮类染料，具有结构稳定、难降解的特性，传统处理方法往往效果不佳。随着环保标准日益严格，开发高效降解技术迫在眉睫。高级氧化工艺(AOPs)因其能产生强氧化性自由基而备受关注，但不同工艺对特定染料的降解效能和机理仍需系统研究。

波兰的研究团队在《Desalination and Water Treatment》发表论文，比较了九种AOPs对RR 241的降解效果。研究采用紫外可见光谱、气相色谱-质谱(GC-MS)和生物毒性测试等方法，系统评估了Fenton、UV/TiO₂等工艺的参数优化、降解效率及产物特性。实验使用Daphnia magna和Lemna minor作为生物指示剂，并分析了不同光源（低/中压汞灯）的影响。

RR 241降解的UV/TiO₂工艺研究
研究发现酸性条件(pH=2)最有利于TiO₂吸附RR 241。中压汞灯(MPL)因广谱高强辐射，其降解效率显著高于低压灯(LPL)，最佳条件下染料浓度降至4.09 mg/dm³。光谱分析显示处理后溶液在480-590 nm处仍有吸收峰，表明脱色不完全。

Fenton及类Fenton工艺的优化
经典Fenton在pH=2、Fe²⁺/H₂O₂=0.3时效果最佳(0.67 mg/dm³)，而Fenton-MgO₂表现出相似的效率(0.83 mg/dm³)。研究首次发现镁过氧化物作为H₂O₂替代源的可行性，其缓释特性减少了自由基猝灭现象。

UV(MPL)/Fenton联用工艺的创新
UV辐射显著提升了Fenton反应效率，UV(MPL)/Fenton-MgO₂在5分钟内即实现完全脱色。机理研究表明，UV促进了Fe³⁺/Fe²⁺循环（反应式9）和H₂O₂光解（反应式10），使羟基自由基产量倍增。

UV(MPL)/H₂O₂工艺的卓越表现
该工艺在pH=8、H₂O₂剂量800 mg/dm³时达到最高降解率(0.53 mg/dm³)。与其它工艺相比，其反应速率常数提高30%，归因于MPL辐射能同时激发H₂O₂直接光解和间接氧化路径。

降解产物与毒性分析
GC-MS鉴定出8种中间产物，包括1,5-二羟基萘(160 m/z)和2-氨基-1-萘酚(159 m/z)。UV/TiO₂(MPL)处理液中产物种类最多，而UV/Fenton工艺的矿化度最高。毒性测试显示，部分中间产物的毒性高于原染料，其中UV(MPL)/Fenton处理液对Daphnia magna的48小时毒性最强。

这项研究为工业染料废水处理提供了重要技术参考：首次系统比较了九种AOPs对RR 241的降解效能，揭示了UV(MPL)/H₂O₂工艺的优越性；创新性地将镁过氧化物引入Fenton体系，解决了传统工艺的污泥问题；通过产物分析和毒性评估，为工艺安全性提供了科学依据。研究成果对推动纺织等行业废水处理的绿色转型具有重要实践价值。