新型无催化剂介导的“氧化剂-氧化剂”协同体系高效去除水体微污染物的机制与应用研究

本文创新性地提出了一种无催化剂介导的PAA（过氧乙酸）/PI（高碘酸盐）协同氧化体系，通过自由基（•OH）与非自由基（1O2）双通路机制实现广谱污染物的高效降解（3.4倍于H2O2/PI体系），其环境友好性（产物为无毒IO3-）和抗干扰能力为复杂水体净化提供了新策略。

　　

亮点

本研究开创性地构建了PAA（过氧乙酸）/PI（高碘酸盐）协同氧化体系，其降解磺胺甲恶唑（SMX）的速率常数（k_obs 0.312 min^-1）达到H₂O₂/PI体系的3.4倍，展现出“氧化剂-氧化剂”策略的独特优势。

化学试剂与材料

核心氧化剂为PAA（自制储备液）与NaIO₄（高碘酸钠），实验用水为超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）。

实验流程

除¹⁸O同位素示踪实验采用H₂¹⁸O体系外，其余批次实验均在25±1℃避光条件下进行，通过HPLC监测污染物降解动力学。

性能评估

PAA/PI体系12分钟内近乎完全降解SMX（>99%），而单一氧化剂处理效率不足10%。同位素示踪与理论计算证实•OH源自PI活化，¹O₂则来自PAA裂解，双通路协同作用突破传统单活性物种限制。

结论

该无催化剂体系通过自由基（•OH）与非自由基（¹O₂）协同机制，在真实水体中保持优异抗干扰性，并将毒性碘物种转化为无害IO₃^-，为绿色水处理技术开发提供新范式。