创新的nZVI/氯系统用于高效降解微量污染物：机制见解及流程优化，以实现可持续的水处理应用

纳米零价铁与氯结合生成Fe(IV)主导的氧化过程，高效降解偶氮染料（CG-HG）且抗淬灭，5分钟去除率>95%，协同指数14.43，长期稳定性和实际水样适用性验证，但TOC去除仅38%需后续处理。

　　

在这项研究中，报道了一种新型的氧化工艺，该工艺结合了纳米级的零价铁（nZVI）和氯气，用于高效降解水溶液中的模型偶氮染料（CG-HG）。该工艺的创新之处在于以高价铁物种（Fe(IV)）作为主要的选择性氧化剂，而不是传统的羟基或氯自由基，实现了原位生成高价铁物种。这提高了选择性，并降低了对常见自由基清除剂的敏感性。在优化条件下（100 mg L^?1 nZVI，250 μM 氯气），该系统在5分钟内实现了超过95%的染料去除率，协同效应指数高达14.43。自由基淬灭实验和机理研究表明Fe(IV)是主要的反应物种。该工艺在不同污染物浓度下仍然有效，并且具有长期稳定性，在经过10次重复使用后仍保持超过80%的去除效率。该系统的稳健性在现实条件下得到了进一步验证，其对常见无机离子（Cl^?、SO₄^{2?、NO₃?、NO₂?、Br?）、表面活性剂和腐殖酸的敏感性有所不同。值得注意的是，Fe(IV)与亚硝酸盐和溴化物具有高反应性，导致其活性被完全抑制，而氯化物和硝酸盐的影响较小。出乎意料的是，硫酸盐在较高浓度下显著抑制了该工艺的效率，这可能是由于氧气盐析作用减少了Fe(II)的释放。最后，在天然矿泉水、河水、处理后的废水和海水中的测试证明了该工艺的实际应用价值。矿泉水中的适度盐分含量增强了染料的去除效果，而海水则对其产生了严重抑制作用。尽管该工艺在主要降解方面表现优异，但其总有机碳（TOC）的去除率仅为38%，表明仍存在一些副产物，可能需要额外的后处理步骤（例如生物处理）以实现完全矿化。这些发现强调了基质组成的重要性，并支持了nZVI/氯工艺作为选择性、快速且耐用的污染物降解方法的可行性，尤其是在天然矿水中。}