厦门大学于鑫团队CEJ：阳光妙用N+1——活化高碘酸盐去除新污染物
厦门大学于鑫团队CEJ：阳光妙用N+1——活化高碘酸盐去除新污染物
Aopsfrontier
不限于分享高级氧化技术前沿科学知识。
新污染物治理已成为国内外生态环境保护的工作重点。
高级氧化工艺（AOPs）已成为水处理工艺中高效去除新污染物的首选方案。 在氧化处理中，高碘酸盐（PI）因其化学稳定性和易于在原位化学氧化过程中运输和活化备受关注。而PI本身的氧化能力较差，用于激活PI的活化剂（如羟胺、金属材料）等存在化学添加、金属浸出或非选择性氧化的问题。因此，构建选择性氧化的环境友好型水处理技术是十分有必要的。同时，最近研究表明，阳光是多种氧化剂的非化学添加的天然活化剂。那么，太阳光是否能有效活化PI，其影响因素、反应机理及产物毒性如何？该系统能否同时实现无金属、高效、选择性氧化有机污染物而不产生任何卤化消毒副产物？且此系统是否可以应用于海洋污染修复和水消毒？目前为止，关于上述问题的探究相当有限。
实验室2021级硕士生张凯婷基于该研究背景，首次选用模拟太阳光（SSL）作为一种非化学添加的自然活化剂有效活化PI，系统探索该体系对各种新污染物的去除效率； 深入探究该体系的反应活性物种；识别三种代表性药物污染物的转化产物并绘制转化路径；通过多种毒性预测手段评估转化产物的次生风险；并且探究该体系应用在高盐水中污染物去除和细菌消毒方面的多功能性。此项工作可以为新型、可行的多功能水净化技术的开发提供一定思路。这一工作已发表在 Chemical Engineering Journal (2023, 451, 138642)。
第一作者：张凯婷
通讯作者：冯明宝 副教授
通讯单位：厦门大学环境与生态学院
论文 DOI ： 10.1016/j.cej.2022.138642
摘要如下
本研究首次报道了模拟太阳光 （ SSL）活化高碘酸盐（PI）系统可以显著提高水环境中新型有机污染物的选择性减排效率，SSL/PI系统在30 min后完全去除污染物双酚F（BPF），且受多种水基质组分的影响较小，表明该体系的选择性氧化特性。该体系还能在模拟太阳光或实际太阳光照射下去除其它微污染物。同时，多种证据表明，该体系产生了不同的氧化中间体，如单线态氧（ 1 O 2 ）、羟基自由基（ · OH ）、超氧自由基（ HO 2 · - ），其中， 1 O 2 被认为是主要的氧化物种，可助力多种不同微污染物的去除。
此外，PI经化学计量学转化为无害的碘酸根离子而不形成其它含碘物质。对三种模型药物（甲氨蝶呤、普萘洛尔、西格列汀）的产物分析表明，此体系可产生生物降解性明显增强的降解产物。值得注意的是，该体系在30 min内也能有效去除高盐水中的微污染物，并且达到显著的消毒效果。总的来说，此研究使用无化学添加剂活化进行持续水净化，提供了一种新颖、高效、选择性氧化、绿色和多功能的氧化策略。
结果表明
1) SSL/PI 体系在低 PI 剂量（ 5.0-30.0 μ M ）下能有效去除各类新污染物，且实际太阳光下也适用。
2) 通过 ESR 分析和探针实验表明， SSL/PI 体系产生了 1 O 2 、 · OH 和 HO 2 · - 等多种活性物种，其中 1 O 2 是选择性消除水中微污染物的主要物种，大多数水基质组分对其影响不大。
3) 典型药物的转化路径探究和毒性评估结果表明，转化产物可能存在较高的二次环境风险，但其生物可降解性增强，后续生物处理过程可去除这些风险。
4) SSL/PI 系统的应用性探究：本体系对高盐废水中不同有机污染物的去除性能优异，对水体的消毒效果显著。
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