阿特拉津作为一种效果优良且价格便宜的除草剂,在全世界范围内得到广泛大量的应用,对地表水和地下水造成污染。由于它的毒性和潜在的致癌风险,阿特拉津被列为饮用水中优先控制污染物,美国、欧盟、中国及世界卫生组织都制定了相关的饮用水标准。此外,由于阿特拉津难以被微生物降解、活性炭吸附效果差、也不容易被化学氧化,因而传统的水处理方法无法将其有效去除,开发新的处理技术并将其应用于阿特拉津的饮用水治理中十分必要。本研究以阿特拉津为模型污染物,选择微孔矿物材料作为阿特拉津吸附和微波诱导降解的载体,研发微孔矿物吸附-微波诱导降解水体中有机污染物的新型处理方法。首先,我们选择了一系列的矿物材料CBV-720、4A、石英砂及硅藻土,研究阿特拉津在这些材料上的吸附及其微波诱导降解,结果发现脱铝HY沸石CBV-720由于具有高的孔体积,合适的孔径及表面疏水性,对阿特拉津表现出较强的吸附能力。吸附到矿物材料中的阿特拉津在微波的界面选择性加热作用下降解,而溶液中及加入到惰性材料PTFE粉末中的阿特拉津在微波作用下几乎不降解。其中吸附到CBV-720微孔中的阿特拉津在微波作用下降解速率非常快,随着微波辐射时间的延长,中间产物进一步降解,最后彻底矿化。根据降解中间产物的演化过程及微波辐射前后CBV-720的红外光谱变化,我们推测微波作用下,矿物微孔中形成热点,阿特拉津按照热裂解的机理快速降解矿化。在此基础上,我们进一步研究了阿特拉津在9种不同表面阳离子密度(0.16-2.62 site/nm2)及阳离子类型(Mg2+,Ca2+,H+,Na+,及NH4+)的Y型沸石上的吸附及微波诱导降解情况。并对矿物微孔中含水量对阿特拉津微波诱导降解的影响进行了探究。结果发现,当表面阳离子密度约0.23 site/nm2时,阿特拉津的降解效果最好,这是由于表面阳离子密度太低时,不能够形成足够多的热点,而当阳离子密度太高时,过量的阳离子及周围的水合水分子与阿特拉津分子竞争吸收微波能量,从而不利于阿特拉津的降解。并且当表面阳离子的水合自由能较低时,水的脱除消耗的能量更少,阿特拉津的降解速率更快。此外,减少沸石中的含水量,可使得水对微波能量的竞争吸收减少,阿特拉津的降解速率加快。为了设计优化矿物微孔材料,提高其对阿特拉津的吸附富集及微波诱导降解效率,我们将过渡金属Cu2+、Fe3+交换负载到脱铝Y型沸石中。由于铜与阿特拉津的络合能力及三价铁的强水解能力使阿特拉津分子质子化,铜,铁的引入使得阿特拉津的吸附能力均明显提高。同时,由于过渡金属在微波作用下形成具有强氧化还原催化作用的活性位点,阿特拉津(及其降解产物)的微波诱导降解速率也显著加快。 最后,我们研究了过渡金属交换负载的Y型沸石从水溶液中吸附富集及微波诱导降解阿特拉津的实际应用方面的问题。结果表明,在微波作用下,铜铁交换负载的沸石均可以得到再生而重复使用,但是Fe3+交换负载的沸石具有更高的稳定性。自然水体中常见的阳离子、阴离子及腐植酸对阿特拉津在过渡金属交换沸石中的吸附及微波诱导降解没有明显影响。而在采集的自然地表水及地下水中,腐植酸对阿特拉津的吸附表现出较明显影响,这可能是由于自然水体中的腐植酸含量较高时,可与阿特拉津竞争吸附孔道中的疏水性点位或是堵塞孔道,使得阿特拉津的吸附量降低。但是不同的水质对阿特拉津的微波诱导降解并没有影响。总之,从实验室模拟研究结果可看出,铁交换负载的脱铝Y型沸石可较好地应用于矿物微孔吸附-微波诱导降解水体中阿特拉津的处理中。