转自：环境工程与科学
11月8日，中科院兰州化物所赵培庆研究员何孟旭副研究员（共同通讯）在Water Research在线发表了题为“Reconsideration of the role of hydrogen peroxide in peroxymonocarbonate-based oxidation system for pollutant control”的研究论文，研究了H2O2在基于过碳酸氢盐的氧化系统中去除对乙酰氨基酚的作用。
高级氧化过程（AOPs）依靠氧化剂生成活性氧（ROS），成为去除有机污染物的有效工具。过碳酸氢盐（HCO4-）是一种双电子氧化剂，由 H2O2 和 HCO3- 在水中的平衡反应在原位形成。它已被用作有机物转化的氧化剂，如醇、硫化物和对氧磷的氧化，胺和吡啶的 N-氧化，以及烯的环氧化。此外，它还被应用于污染物控制，如氧化去除水中的酚类。由于 HCO4-是一种弱氧化剂，其活化产生的 ROS 可带来更理想的氧化去除效果。在以HCO4-为基础的系统中， 过碳酸氢盐作为氧化反应的主要氧化剂，通过单电子转移过程产生 CO3·-和 ·OH，而H2O2主要形成 HCO4-，而不是转化为·OH或 O2。因此，原位形成和活化HCO4-可以提高 H2O2的利用效率和·OH产率。因此，对HCO4-活化的研究非常重要。
本研究利用 NaHCO3 和H2O2建立了一个基于HCO4-的氧化系统来降解对乙酰氨基酚，并研究了共存氧化剂的活化机制。在热激活条件下，HCO4-（HO-OCOO）中的O-O键比共存氧化剂H2O2（HO-OH）中的O-O键更容易裂解，从而产生活性氧（ROS）。根据动力学和 ROS 评估，H2O2 主要用于形成HCO4-，而不是转化为·OH或 O2，HCO4-通过形成CO3·-和 ·OH成为降解的主要氧化剂。在该氧化体系中，20 mM HCO3- 和 20 mM H2O2在 60 °C 条件下，产生 ·OH的H2O2利用率达到 27.34 %， ·OH产量达到 24.15 %，对乙酰氨基酚降解效率达到 83%。计算得出的对乙酰氨基酚降解表观活化能和HCO4-活化表观活化能分别为 90.83 kJ mol-1 和 18.81 kJ mol-1。此外，基于二氧化碳衍生HCO4-的新型系统的对乙酰氨基酚降解效率为 82%，Kobs 为 0.028 min-1。系统优化和 ROS 评估表明，高浓度 H2O2可抑制降解，并淬灭CO3·-和 ·OH生成·O2- 和 1O2。此外，EPR 分析和淬灭实验表明CO3·-是对乙酰氨基酚降解的主要原因。 这项工作为人们了解基于HCO4-的氧化系统提供了基础。
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