第一作者：Yongjia Lei＆Lirong Zhao通讯作者：Shihuai Deng＆Fei Shen
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中文标题：超声增强过硫酸盐电解液电化学对 PFAS 脱氟性能及机理的新认识.英文标题：New insights into the PFAS defluorination performance and mechanism of ultrasound-enhanced electrochemistry with peroxydisulfate electrolyte.超声 （US） 辅助电化学氧化 （EO） 之前已证明其降解全氟辛酸 （PFOA） 的能力。然而，活性氧 （ROS） 的直接电子转移和间接氧化机制以及这些 ROS 的参与尚不清楚，尤其是过氧二硫酸盐 （PDS） 电解质和 US 的附加作用。在本研究中，首先研究了 US/EO/PDS 系统，对 PFOA 和全氟辛烷磺酸盐的脱氟分别达到近 100% 和 80.01%（在 3 小时内）。该 US/EO/PDS 系统表现出优异的稳定性、pH 耐受性和实用性。进一步的实验和理论研究表明，PFOA 脱氟的主要机制是通过 ROS 间接氧化，而不是阳极直接氧化。尽管这些 ROS 都不能在没有额外能量的情况下引发 PFOA 的降解，但 ROS （SO4∙- > •OH > 1O2 > O2∙-） 和 US/EO 有助于 PFOA 脱氟的第一步。此外，US 增强了 ROS 的生成和 EO 的直接氧化（电子转移）能力。电子通过电极组件从 PFOA 转移到 PDS。本研究首次阐明了 US/EO/PDS 的协同作用以及直接和间接 ROS 氧化在 PFOA 脱氟过程中的作用，这显示了开发 US 和 EO 技术以完全降解多氟烷基物质的潜力。![]()
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图 1. （a）不同处理条件下 PFOA 的脱氟和（b）一级反应动力学。（c）US 功率、（d）US 频率、（e）初始 pH、（f）阴离子和腐殖酸 (HA) 对 US/EO/PDS 脱氟的影响。
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图2. (a–b) 10 μM PFOA、10 μM PFOS 以及 5 μM PFOA 与 5 μM PFOS 混合物的比较。(c) 稳定性测试；(d) 使用 10 μM [PFOA] 对不同水样中的 PFOA 进行脱氟。
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图3. (a) PFOA中间体；(b)氟的质量平衡。
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图4. （a）PFOA降解的电子转移机理。（b）PFOA脱氟的势能面图。
本工作主要研究了通过超声波（US）增强的电化学氧化（EO）联合过硫酸钠电解质（PDS）系统对全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）等全氟和多氟烷基物质（PFAS）的去氟化性能和机制。实验结果表明，US/EO/PDS系统能够在3小时内实现PFOA几乎100%和PFOS约80%的去氟率。通过实验和理论计算，揭示了PFOA去氟化过程主要依赖于活性氧物种（ROS）的间接氧化，而非阳极上的直接氧化。US的引入不仅提高了ROS的生成，还增强了电化学氧化的直接电子转移能力，从而显著提高了去氟效果。
文章DOI：10.1016/j.cej.2024.156928声明：
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