文献速递 | 兰州大学Chemosphere:天然黄铁矿活化PS:Fe(IV)和硫物种作用

文摘   2024-11-29 23:22   北京  
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第一作者:Zihao Liu

通讯作者:李晓婉 研究员

通讯单位:兰州大学资源环境学院

DOI:10.1016/j.chemosphere.2022.137657









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在这项研究中,天然黄铁矿(NP)被用来活化过硫酸盐(PDS)降解吡虫啉(IMD)。通过X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子光谱(XPS)对NP进行了表征。研究了关键反应参数(NP用量、PDS浓度和初始pH值)和共存离子对NP/PDS体系中IMD降解的影响。淬灭实验和电子自旋共振(ESR)测试确定了硫酸盐自由基(SO4•–)、羟基自由基(•OH)、单线态氧(1O2)和超氧自由基(O2•-)的存在。SO4•–•OH的累积浓度分别通过形成苯醌(BQ)和对羟基苯甲酸(HBA)进行量化。同时,超过60%的甲基苯基亚砜(PMSO)被选择性地转化为甲基苯基砜(PMSO2),这表明铁(IV)在NP/PDS系统中占优势。在NP/PDS系统中,三个反应性物种的贡献顺序是Fe(IV) > •OH > SO4•–1O2O2•–的贡献可以忽略不计)。从NP中释放的Fe(II)PDS的激活中起到了关键作用,NP中的硫元素也可以促进Fe(III)/Fe(II)的循环,并对反应性物种的产生做出贡献。此外,根据使用高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS)检测到的中间产物,提出了IMD可能的降解途径,并使用毒性估计软件工具(T.E.S.T)预测了这些中间产物的毒性(包括急性毒性、发育毒性和诱变性)。此外,将NP/PDS系统应用于四个自然水体中,将pH值调整到3后,IMD降解效率达到97%以上。荧光激发-发射矩阵(EEM)光谱表明,除IMD外,NP/PDS系统还能去除其他杂质。







图文摘要






同位素标记技术

图文导读

Fig. 1Effects of (a) NP dosage, (b) PDS concentration, (c) different pH values and (d) Fe(II), Fe(III) and PDS concentration on IMD degradation in the NP/PDS system. 

Fig. 2(a) IMD degradation in the NP/PDS system with 0.5 M EtOH and TBA, (b) ESR spectra of DMPO-OH and DMPO-SO4 in the NP/PDS system, (c) cumulative concentration of SO4•− and OH in the NP/PDS system and (d) PMSO degradation, PMSO2 formation and η[PMSO2] in solo PDS and NP/PDS systems. 

Fig. 3(a)The XRD patterns, (b) FTIR spectra and high resolution (c) Fe 2p, (d) S 2p spectra of the fresh NP and used NP and (e) the influence of Na2S and Fe(III) on IMD degradation in the NP/PDS system. 


Fig. 4Possible reaction mechanism of the NP/PDS system.

文献信息

Liu, Z.; An, Y.; Li, X. Insight into Mechanism of Peroxydisulfate Activation by Natural Pyrite: Participation of Fe(IV) and Regulation of Fe(III)/Fe(II) Cycle by Sulfur Species. Chemosphere 2023, 314, 137657. 

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137657.



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