傳統芬頓反應以H2O2作為鍊傳播介質，通過内層電子轉移反應介導Fe(III)/Fe(II)轉化，從而持續(xù)産生羟基自由基(jī)(HO?)。然而(ér)，Fe(III)易水(shuǐ)解且難還原，導緻芬頓氧化(huà)工藝存在鐵(tiě)泥産量大、pH工作區間(jiān)窄(pH 2.0~3.5)等固有缺陷。此外，HO?的(de)高反應活性也使其易與實際水體中大量共存(cún)基質反應(yīng)，極大地降低了對目(mù)标污染物的氧化效率、提高了運行成本(běn)。
?
因此，如何突破芬頓(dùn)反應局限、提升對目标污染(rǎn)物的降解選擇性對推動芬頓水處理技(jì)術的應用升級具有重(zhòng)要意義。通過改變鐵配位環境(jìng)以調控Fe(III)/Fe(II)循環，促(cù)進HO?及選擇性氧(yǎng)化物種(zhǒng)的(de)同時産生是潛在解決方法。
?
然(rán)而，常見的(de)小分子羧酸類配體不僅難以強化Fe(III)/Fe(II)循環以(yǐ)促(cù)進HO?的産生，也無(wú)法産生選(xuǎn)擇性(xìng)氧(yǎng)化物種；部分N基大(dà)環配體(tǐ)雖能強化Fe(IV)=O等高價(jià)鐵的産(chǎn)生以提高對污染物的降解選擇性，但制備複雜且未(wèi)商品化，難以(yǐ)實際應用。
?
課題組在(zài)前期研(yán)究基礎上(Water Res.?2018,137, 37-46；Environ. Sci. Technol.?2018, 52, 2197-2205；Chem. Eng. J.?2020, 391, 123592)，以可生物降解的吡啶甲酸(PICA)為配體發展了(le)Fe(III)/Fe(II)循環調(diào)控的新方法，為解決上述問題提供了一條(tiáo)可行的路徑。
?
PICA是生物體内色氨酸代謝物，常用作絡合劑以促進生物體對(duì)鉻、鋅(xīn)等元素的吸收。
?
研究發現，在pH 5–6區間内，PICA可高效催(cuī)化Fe(III)/H2O2降解(jiě)阿特拉(lā)津、鹵代酚等各類模(mó)型污染物。
?
其作用主要體現在以下三(sān)個方面：
?
(1)?與Fe(III)配位形成2:1配合物(FeIII(PICA)2OH或其(qí)二聚體)，提高與H2O2的反應速率，促進Fe(III)的還原；
?
(2)?反應過程中PICA被HO?降解，産物(wù)可直接還原Fe(III)；
?
(3)?穩定Fe(III)/Fe(II)循環(huán)中高自旋(xuán)鐵過氧(yǎng)化物(wù)—PICA–FeIII–OOH，從而使其作為親核(hé)試劑在實際水體中高效選擇性氧化各類鹵代酚。PICA不僅顯著改善(shàn)了芬頓反應的運行條件，兩種氧化物種的同(tóng)時産生也可兼顧高級氧化的(de)廣譜性和(hé)選擇(zé)性。
?
該研究可(kě)為高效配體或芬頓催化劑的選擇及設計提供新思(sī)路(lù)。
?
研究成果以“The Fenton Reaction in Water Assisted by Picolinic Acid: Accelerated Iron Cycling and Co-generation of A Selective Fe-based Oxidant”為題在線發表于環境領(lǐng)域學(xué)術(shù)期刊Environmental Science & Technology?(https://doi.org/10.1021/acs.est.1c00230)。論文*作者為楊志(zhì)超(chāo)助理研究員，通訊作(zuò)者為潘丙才教授和康(kāng)涅狄(dí)格州農業研究所(suǒ)Joseph J. Pignatello教(jiāo)授，單超副教授為共同作者。康涅狄格州農業研究所楊一博士(shì)、Hirotatsu Murano副教授、王正陽博(bó)士及畢翔宇博士參與了課題(tí)内容讨論。本研究得到(dào)了國家(jiā)自然科學基金、國家(jiā)重(zhòng)點研發計劃(huà)、中國留學基金委及美國NIFA的資助。
?
原标題：潘丙才教授課題組在Fenton反應選擇性調控(kòng)方面取得新(xīn)進展
本文轉載自環保在線，内容(róng)均來自于互聯網，不代表本站觀點(diǎn)，内容版權歸屬(shǔ)原作(zuò)者及站點所(suǒ)有，如有對您造成影響，請及時聯系(xì)我們予以删除！
當前位置：
熱門推薦
