Magnetic nano-scaled particles Fe3O4 were studied for the activation of peroxymonosulfate (PMS) to generate active radicals for degradation of acetaminophen (APAP) in water. The Fe3O4 MNPs were found to effectively catalyze PMS for removal of APAP, and the reactions well followed a pseudo-first-order kinetics pattern (R2 > 0.95). Within 120 min, approximately 75% of 10 ppm APAP was accomplished by 0.2 mM PMS in the presence of 0.8 g/L Fe3O4 MNPs with little Fe3+ leaching (<4 μg/L). Higher Fe3O4 MNP dose, lower initial APAP concentration, neutral pH, and higher reaction temperature favored the APAP degradation. The production of sulfate radicals and hydroxyl radicals was validated through two ways: (1) indirectly from the scavenging tests with scavenging agents, tert-butyl alcohol (TBA) and ethanol (EtOH); (2) directly from the electron paramagnetic resonance (ESR) tests with 0.1 M 5,5-dimethyl-1-pyrrolidine N-oxide (DMPO). Plausible mechanisms on the radical generation from Fe3O4 MNP activation of PMS are proposed based on the results of radical identification tests and XPS analysis. It appeared that Fe2+Fe3+ on the catalyst surface was responsible for the radical generation. The results demonstrated that Fe3O4 MNPs activated PMS is a promising technology for water pollution caused by contaminants such as pharmaceuticals.

Algae organic matters (AOM), including intracellular organic matters (IOM) and extracellular organic matters (EOM), are causing numerous water quality issues, among which formation of disinfection byproducts (DBPs) and odor & taste (O&T) compounds are of particular concern. In this study, physiochemical properties of IOM and EOM of Microcystic aeruginosa under an exponential growth phase (2.01 × 1011/L) were comprehensively characterized. Moreover, the yields of DBPs during AOM disinfection and O&T-causing compounds were quantified. Hydrophilic organic matters accounted for 86% and 63% of DOC in IOM and EOM, respectively. Molecular weight (MW) fractions of IOM in <1 kDa, 40–800 kDa, and >800 kDa were 27%, 42%, and 31% of DOC, respectively, while EOM primarily contained 1–100 kDa molecules. Besides, a low SUVA (0.84 L/mg m) and the specific fluorescence spectra suggested that AOM (especially IOM) was principally comprised of protein-like substances, instead of humic-like matters. The formation potentials of chloroform, chloroacetic acid, and nitrosodimethylamine were 21.46, 68.29 and 0.0096 μg/mg C for IOM, and 32.44, 54.58 and 0.0189 μg/mg C for EOM, respectively. Furthermore, the dominant O&T compound produced from EOM and IOM were 2-MIB (68.75 ng/mg C) and β-cyclocitral (367.59 ng/mg C), respectively. Of note, dimethyltrisulfide became the prevailing O & T compound following anaerobic cultivation.

Typical spinel ferrites of CoFe2O4 and MnFe2O4 were studied as heterogeneous catalysts of peroxymonosulfate (PMS) for the degradation of paracetamol (APAP) in water. The APAP degradation followed a pseudo-first-order kinetics pattern (R2 > 0.95) under conditions tested. In the presence of 0.2 g/L catalyst, APAP with initial concentration of 10 mg/L would be 90.5% and 100% removed in CoFe2O4/PMS and MnFe2O4/PMS system, respectively. Higher catalyst dosage, higher PMS dosage, neutral pH and lower concentration of HA favored APAP degradation in each system. After being recycled for three times, MnFe2O4 and CoFe2O4 could still effectively catalyze PMS to react with APAP, with the removal efficiencies of 100% and 76.1%, respectively. The production of sulfate radical and hydroxyl radical was validated from the scavenging tests, results showed that sulfate radical was the main reactive species responsible for APAP degradation. Plausible mechanisms on the activation processes were proposed based on the radical identification tests and XPS analysis, showing that Mn2+-Mn3+/Fe3+-Fe2+ recycle and Co2+-Co3+/Fe3+-Fe2+ recycle on catalyst were responsible for the radical generation. The results demonstrated that both CoFe2O4 and MnFe2O4 MNPs activated PMS were promising technologies for water pollution caused by pharmaceuticals.

A magnetic nanoscaled catalyst cobalt ferrite (CoFe2O4) was successfully prepared and used for the activation of oxone to generate sulfate radicals for the degradation of diclofenac. The catalyst was characterized by transmission electron microscopy, X-ray diffractometry, Fourier transform infrared spectroscopy and vibrating sample magnetometer. The effects of calcination temperature, initial pH, catalyst and oxone dosage on the degradation efficiency were investigated. Results demonstrated that CoFe2O4-300 exhibited the best catalytic performance and almost complete removal of diclofenac was obtained in 15 min. The degradation efficiency increased with initial pH decreasing in the pH range of 5–9. The increase of catalyst and oxone dosage both had the positive effect on the degradation of diclofenac. Moreover, CoFe2O4 could retain high degradation efficiency even after being reused for five cycles. Finally, the major diclofenac degradation intermediates were identified and the primary degradation pathways were proposed.

This paper systematically investigated the performance of carbamazepine (CBZ) degradation oxone by UVC (253.7 nm) irradiation in the presence of different common oxidants including peroxymonosulfate (PMS), hydrogen peroxide (H2O2) and persulfate (PS). The influence of oxidant dosage, initial CBZ concentrations, solution pH and coexisting inorganic anions was also evaluated. Results revealed that all the CBZ degradation followed the pseudo-first-order kinetics well. The degradation efficiency of the three UV-based processes was in the order of UV/PS > UV/H2O2 > UV/PMS. The rate of CBZ degradation increased as the oxidant dosage increased and decreased as the initial CBZ concentrations increased. The maximum CBZ degradation occurred at pH 11, 3, 5 in UV/PMS, UV/H2O2 and UV/PS system, respectively. Both Cl− and CO32- can inhibit the CBZ degradation in UV/H2O2 and UV/PS system. However, adding Cl− and CO32- into UV/PMS system can increase CBZ degradation at different degrees. Comprehensively consideration of energy requirements, oxidant costs and affecting factors, UV/PS system was the most efficient and economic process for CBZ degradation and a promising technology for water treatment.