The degradation performance of atrazine by peroxymonosulfate (PMS) activated by CoFe2O4 nanoparticles (NPs) in heterogeneous catalytic process was studied in our study. In this work, first of all, influences of vital parameters (i.e., CoFe2O4 dose, PMS dose, initial pH, co-existing anion, and atrazine (ATZ) concentration) on ATZ removal were investigated systematically. The removal of ATZ (>99%) and first order reaction kinetic rate constant (Kobs = 0.181 min−1) were achieved after 30 min reaction with 0.4 g/L CoFe2O4, 0.8 mM PMS, and 10 mg/L ATZ at initial pH 6.3. In contrast, only 10% and 6% ATZ removal were achieved with PMS and CoFe2O4, respectively, verifying the excellent performance in the CoFe2O4/PMS system. In addition, reusability of the CoFe2O4 NPs was investigated after five successive runs. Radical quenching experiments were done and SO4− was identified as the main radical species. The fresh and used CoFe2O4 NPs were characterized via SEM, EDS, XRD and XPS techniques. What’s more, the possible degradation intermediates in CoFe2O4/PMS system were determined by ultrahigh performance liquid chromatograph-mass spectrometry. Activated sludge inhibition experiment was carried out to evaluate the variation of toxicity of the ATZ and its degradation intermediates in the oxidation process. Based on the identified products, the degradation pathway of ATZ in CoFe2O4/PMS system was put forward. Finally, the believable reaction mechanism of CoFe2O4/PMS system was proposed according to the comprehensive analysis.

A core-shell metal-organic framework encapsulated Fe3O4 magnetic particles (Fe3O4@Zn/Co-ZIFs) was designed and synthesized successfully to activate peroxymonosulfate (PMS) for carbamazepine (CBZ) degradation. It exhibits superior catalytic performance since the unique interior structure and synergistic effect between ZIFs shell and Fe3O4 core, achieving 100% removal of CBZ (5 mg/L) within 30 min. The outer wrapping structure of ZIF-8 can stabilize the ZIF-67 and Fe3O4 under intricate reaction conditions to restrain the leaching of Co ions (as low as 0.067 mg/L). Further investigation found that both SO4– and OH contribute to the degradation of CBZ at initial stage, and SO4– gradually plays a pivotal role with the reaction time prolonging. The acceleration of electron transfer between Fe3O4 and cobalt active sites of Zn/Co-ZIFs could induce the redox cycling of Co2+ and Co3+. The possible degradation pathway was proposed by analyzing intermediates. This work extends the development of MOFs materials for environmental remediation.

In this paper, the degradation of tetracycline (TC) by peroxymonosulfate (PMS) activated with zero-valent iron (Fe0) was systematically studied through batches of experiments. First, effects of the key parameters (i.e., Fe0 dosage, PMS dosage, initial pH and co-existing ions) on TC degradation were investigated. Under the optimal conditions, high TC removal efficiency (88.5%) was achieved after 5 min treatment. Also, four control experiments were conducted to demonstrate the excellent performance of Fe0/PMS process and the synergistic effect between Fe0 and PMS. Compared with Fe2+ (the relatively common PMS activator), Fe0 was an efficient and long-lasting activator which consume less PMS and produce less dissolved iron ions. Then, the characteristics of reacted Fe0 particles were analyzed by SEM-EDS, XRD and XPS. The results shows that a few iron corrosion products generated and some of them deposited on the surface of reacted Fe0 particles. The generated iron corrosion products could promote PMS activation or adsorb TC directly. Next, the possible degradation pathway of TC was elaborated according to the intermediates detected by LC-QTOF-MS/MS and the toxicity in solution during reaction was evaluated. Finally, the common free radicals were monitored and the reaction mechanism was proposed.

FeCo2S4-CN particles were used as an innovative heterogeneous catalyst to degrade sulfamethoxazole (SMX) via peroxymonosulfate (PMS) activation. The combination of 20 mg/L FeCo2S4-CN and 0.15 mM PMS exhibited an extraordinarily high catalytic activity towards SMX degradation (91.9%, 0.151 min−1). Reactive oxygen species (ROS) generated in the FeCo2S4-CN/PMS process were identified by radical scavenging tests and electron spin response (EPR) analysis. Singlet oxygen (1O2) dominated noradical pathway was verified to be the major route contributed to the degradation of SMX, which was generated by direct self-decomposition of PMS, the recombination of superoxide ions, and the interaction between g-C3N4 and PMS. Additionally, multiple characterization techniques were applied to clarify the physicochemical properties of the catalyst, which revealed that the FeCo2S4-CN contained S2−, Sn2−, S0, SO32−, and SO42−. Thus, we systematically explored the role of sulfur species. Based on these results, the plausible catalytic mechanisms and the degradation pathways of SMX were proposed. These findings shed some insight on the application of metal sulfides for the oxidative elimination of micropollutants by peroxymonosulfate activation.