WR综述：磷酸根离子对过硫酸盐活化和水中有机污染物降解的影响和机理

第一作者：李宁 副教授

通讯作者：颜蓓蓓 教授，王少彬 教授

通讯 单位：天津大学，阿德莱德大学

https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118896

近年来，基于过硫酸盐的高级氧化技术 (PS-AOPs) 在有机污染物降解方面备受关注。 紫外线、热、均相和非均相催化剂均已应用于活化过硫酸盐（ PS ）去除水中的污染物。 然而，这些活化技术的应用难以避免水中共存磷酸盐离子的影响。 此外，磷酸盐离子对 PS 活化和有机物降解的影响机制仍存在争议。

本文总结了不同形态的磷酸盐（HPO ₄ ^2- 、 H ₂ PO ₄ ^- 和 PO ₄ ^3- ）对PS活化和污染物降解的影响，并对PS直接氧化体系、外加能量（如紫外、热、电化学和可见光）活化PS体系、均相和非均相催化（即金属基催化剂和碳质材料）活化PS体系进行了具体分析（图1）。文献分析表明， HPO ₄ ^2- 促进污染物在过一硫酸盐（PMS）直接氧化和热/PMS系统中的降解，而对热/过二硫酸盐（PDS）和紫外线（UV）/PDS系统表现出抑制作用。同时，除非金属主导和金属辅助的PMS系统外， H ₂ PO ₄ ^- 抑制大多数PMS和PDS的氧化过程。共存 HPO ₄ ^2- 和 H ₂ PO ₄ ^- 可在热、Co ²⁺ 和非金属活化和金属辅助的PMS系统中表现出有益效果。然而，在直接PMS氧化、UV/PMS（或PDS）和金属主导的PMS系统中，它们表现出抑制作用。一般来说，磷酸根离子可以通过与PMS或PDS在固体表面的竞争吸附，与金属离子形成复合物，占据固体催化剂的活性位点，抑制PMS/PDS的活化。此外，磷酸盐离子可以淬灭自由基以减少污染物的降解。然而，磷酸盐离子可结合PMS和污染物，削弱键的解离能，或与 Co ²⁺ 形成复合物促进污染物去除。

对磷酸盐在PS-AOPs系统中的影响研究，今后有必要继续关注以下问题：对光/催化剂活化的PS系统研究，仅进行了初始pH调整。然而，在污染物降解过程中，溶液的pH值发生了变化，磷酸盐存在形态无法保持。因此，有必要采用乙酸盐或硼酸盐缓冲溶液减小无机阴离子对PS活化的影响。此外，应进一步研究磷酸盐离子在不同PS活化途径（如光热活化）中的作用。磷酸盐离子对目标污染物降解途径的影响缺乏关注。此外，磷酸根离子对碳基催化剂表面活性位点的分布和体系中氧化物种生成的影响需加强研究。为全面评价磷酸盐离子对高级氧化水处理体系的影响，有必要进行动力学建模和模拟。此外，为推动PS氧化技术的实际应用，未来应加强PS氧化体系相关反应器特别是连续流反应器的设计。该综述为PS-AOPs体系更好地用于实际水体提供了指导。