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摘要

ABSTRACT

第一章 前言

1.1 土壤中常见氧化锰矿物

1.2 氧化锰矿物的形成途径

    1.2.1 微生物介导的Mn~(2+)氧化

    1.2.2 非生物介导的Mn~(2+)氧化

1.3 Mn~(2+)氧化速率影响因素

1.4 晶体结构和微观形貌的影响因素

1.5 Mn(Ⅲ)中间体的形成与作用

1.6 太阳辐射在环境中的作用

1.7 研究目的和意义

第二章 水钠锰矿的光化学形成与转化:阳离子对微观形貌和晶体结构的影响

2.1 引言

2.2 实验材料与方法

    2.2.1 Mn~(2+)的光化学氧化

    2.2.2 水钠锰矿转化实验

    2.2.3 产物表征与分析

2.3 结果

    2.3.1 水钠锰矿的光化学生成

    2.3.2 阳离子对光化学生成水钠锰矿的影响

    2.3.3 光化学生成水钠锰矿的转化

2.4 讨论

    2.4.1 Mn~(2+)光化学氧化生成水钠锰矿机制

    2.4.2 碱(土)金属阳离子的影响

    2.4.3 光生水钠锰矿的转化

    2.4.4 环境意义

2.5 结论

第三章 Mn(Ⅲ)中间体在光生水钠锰矿形成过程中的作用

3.1 引言

3.2 实验材料与方法

    3.2.1 Mn~(2+)光化学氧化动力学

    3.2.2 Mn(Ⅲ)-PP的光化学反应

    3.2.3 产物表征与分析

3.3 结果

    3.3.1 Mn~(2+)光化学氧化动力学

    3.3.2 Mn(Ⅲ)的光化学生成与转化

3.4 讨论

    3.4.1 水钠锰矿的光化学生成途径

    3.4.2 Mn~(2+)光化学氧化速率影响因素

    3.4.3 Mn(Ⅲ)的光化学形成与转化机制

    3.4.4 焦磷酸根对Mn(Ⅲ)和MnO_2形成的影响

    3.4.5 环境意义

3.5 结论

第四章 Mn~(2+)在水铁矿表面光化学氧化机理

4.1 引言

4.2 实验材料与方法

    4.2.1 水铁矿的制备

    4.2.2 Mn~(2+)的光化学氧化

    4.2.3 产物分析与表征

4.3 结果

    4.3.1 Mn~(2+)的光化学氧化

    4.3.2 Mn~(2+)浓度的影响

    4.3.3 体系pH的影响

4.4 讨论

    4.4.1 水铁矿表面Mn~(2+)光化学氧化机理

    4.4.2 水铁矿表面氧化锰矿物生成机制

    4.4.3 Mn~(2+)对水铁矿转化的影响

    4.4.4 环境意义

4.5 结论

第五章 光化学氧化废水中Mn~(2+)去除As(Ⅴ)机理

5.1 引言

5.2 实验材料与方法

    5.2.1 厂区废水的光化学氧化

    5.2.2 模拟废水的光化学氧化

    5.2.3 产物表征与分析

5.3 结果

    5.3.1 实际废水光化学氧化去除As(Ⅴ)

    5.3.2 模拟废水光化学氧化去除As(Ⅴ)

    5.3.3 Ca~(2+)浓度的影响

    5.3.4 As(V)浓度的影响

    5.3.5 络合剂焦磷酸根的影响

5.4 讨论

    5.4.1 氧化锰矿物形成过程中As(Ⅴ)的去除机理

    5.4.2 Ca~(2+)的影响

    5.4.3 环境意义

5.5 结论

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

附录 A

附A1 Mn~(2+)、Mn(Ⅲ)和MnO_2的浓度

附A2 Mn~(2+)的均相和异相光化学氧化速率常数拟合

攻读博士学位期间已发表论文

致谢

文章摘要:氧化锰矿物广泛分布于土壤、沉积物、岩石漆层和海洋结核中。天然氧化锰矿物颗粒粒径小、零电荷点低、吸附氧化活性高,影响污染物在环境中迁移转化和归趋。天然氧化锰矿物参与有机质和无机矿物的氧化还原,在C、N、S等元素的地球化学循环过程中扮演着重要角色。因此,其表生环境形成转化过程及其用于污染水体重金属的去除备受关注。现有氧化锰矿物形成的研究多集中于微生物和非生物介导的Mn²⁺氧化,而忽略了太阳光辐射诱导的光化学反应在其形成过程中的作用。本文研究了模拟自然水体环境太阳光辐射诱导活性氧物种生成并催化Mn