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Fe(II)活化过一硫酸盐（PMS）生成的高价铁（Fe(IV)）或硫酸根自由基（SO4•–）具有突出的净污能力，但反应产物Fe(III)活性低，导致Fe(II)/PMS氧化体系pH工作范围窄、铁泥产量大。通过配位调控Fe(III)电子结构及对PMS活化能力是解决上述局限的有效手段。目前常见的草酸、柠檬酸、EDTA等（氨）羧酸类配体难以实现对这一体系的有效调控。课题组前期以可生物降解的吡啶甲酸（PICA）为配体，发展了芬顿反应中Fe(III)活性及铁循环调控新方法（Environ. Sci. Technol. 2021, 55, 8299-8308；2022, 55, 6621-6630)。近期，课题组进一步研究了FeIII-PICA配合物活化PMS除污特性，并从动力学角度解析了PMS活化与污染物降解过程。
研究发现，FeIII-PICA配合物可在pH = 4.0-6.0下活化PMS高效降解抗生素、药物、除草剂等多种不同结构污染物。化学捕获/猝灭实验表明Fe(IV)和SO4•–等多种氧化物种共存，而过一硫酸盐配合物（PICA−FeIII−OOSO3−）是氧化物种生成路径中的关键中间体，PICA−FeIII−OOSO3−也可选择性氧化氯酚、磺胺甲恶唑等污染物。PICA−FeIII−OOSO3−、Fe(IV)和SO4•–等氧化物种对不同结构污染物的降解可产生差异化贡献。铁价态演变及动力学模型分析表明，Fe(IV)和SO4•–的生成不仅依赖于PICA−FeIII−OOSO3−配合物中O−O均裂，PICA−FeIII−OOSO3−与FeIII-PICA或PMS的反应等路径也具有重要贡献。同时，污染物也可影响活性物种生成过程：当体系中不存在可与Fe(IV)发生氧原子转移反应的污染物时，活性物种的产生路径不涉及Fe(II)；而亚砜等可将Fe(IV)还原为Fe(II)，从而加速铁循环及活性物种生成。该研究揭示了PICA−FeIII−OOSO3−在铁活化PMS过程中的重要作用，深化了对相关类芬顿反应过程的认知，也为Fe(III)类芬顿反应活性的调控提供了新思路。
上述研究以“Peroxymonosulfate Activation by Fe(III)−Picolinate Complexes for Efficient Water Treatment at Circumneutral pH: Fe(III)/Fe(IV) Cycle and Generation of Oxyl Radicals”为题，在线发表于环境领域知名学术期刊Environmental Science & Technology (https://doi.org/10.1021/acs.est.3c00777)。论文第一作者为杨志超博士，通讯作者为潘丙才教授和康涅狄格州农业研究所Joseph J. Pignatello教授，硕士生崔耀丹为共同作者。本研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学青年基金、中国博士后科学基金及美国NIFA的资助。
文章来源：环境功能材料与水污染控制;转自：环境人Environmentor新浪财经ESG评级中心简介
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