热活化过硫酸盐/GAC-nZVI协同催化降解微囊藻毒素-LR：效能优化与健康风险削减

　　本文报道了一种热活化过硫酸盐（HAPS）与颗粒活性炭负载纳米零价铁（GAC-nZVI）催化剂协同降解微囊藻毒素-LR（MCLR）的高效体系。该技术通过热催化协同作用显著提升硫酸根自由基（SO4•?）和羟基自由基（•OH）产率，在优化条件下（70℃/8.13 mM PS/1000 mg/L催化剂）实现98.2%的毒素去除，速率常数达0.0799 min?1，为单一热活化体系的3.6倍。该系统在真实水体中展现优异适应性，为饮用水安全提供创新解决方案。

　　

亮点

本研究成功开发了GAC-nZVI催化剂，其球形纳米零价铁颗粒（100-200纳米）均匀锚定在多孔活性炭表面。振动样品磁强计分析显示50 emu/g的饱和磁化强度，赋予材料卓越的磁回收性能。X射线光电子能谱证实催化剂中Fe⁰/Fe²⁺/Fe³⁺的共存构象，为过硫酸盐（PS）激活提供多重活性位点。

催化剂性能

在热活化过硫酸盐（HAPS）体系中，GAC-nZVI展现出超强的催化协同效应：

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  自由基淬灭实验揭示SO₄•^?和•OH分别贡献67.3%和15%的MCLR降解效能
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  表观活化能显著降至31 kJ/mol（非催化体系为92 kJ/mol）
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  催化剂循环5次后仍保持91%以上活性，铁溶出量低于0.8 mg/L

降解机理

液相色谱-质谱（LC-MS）分析捕捉到关键降解中间体，证实MCLR的Adda侧链优先断裂，继而发生开环反应生成小分子羧酸。毒性评估显示降解产物对HepG2细胞的半数抑制浓度（IC₅₀）提升至原毒的12.6倍，证实解毒效果。

参数优化

响应面法（RSM）量化各因素影响程度：催化剂投加量（28.8%）>温度（18.5%）>反应时间（17.8%）>PS浓度（13.2%）。在太湖实际水样验证中，该系统受天然有机物影响极小，能耗较传统技术降低47%。

结论

HAPS/GAC-nZVI体系通过"热活化-催化"双路径激活PS，实现MCLR的高效降解与彻底解毒。其低能耗、高稳定性及实际水体适应性，为藻毒素污染控制提供具有产业化前景的技术范式。