苯环驱动的金属水解作用及其在混凝过程中的絮凝形成：来自有机结构单元的机理洞察

《Environmental Science & Technology》：Benzene Ring-Driven Metal Hydrolysis and Floc Formation in Coagulation: Mechanistic Insights from Organic Structural Units

自然有机物中芳香环通过π阳离子相互作用优先吸附三价金属离子，随后羧基等官能团螯合金属形成稳定絮体，此双机制显著提升芳族污染物去除效率，为絮凝剂设计提供新理论。

　　

已知天然有机物质（NOM）的化学结构会影响其在混凝过程中的去除效果，但其背后的分子级机制至今仍不清楚。这限制了先进水处理工艺的合理设计。在这里，我们揭示了一个之前被忽视的机制——阳离子-π相互作用，它是高效去除芳香族有机物质的关键因素。通过使用含有和不含有苯环的模型化合物（苯甲酸酯/邻苯二甲酸酯 vs 乙酸酯），我们证明了苯环不仅仅是一个被动支架，而是混凝过程中的积极参与者。它首先通过强阳离子-π相互作用吸引三价金属离子，这种初始吸引力促进了更稳定的二次结合，使环上的官能团（如–COOH 和 –OH）与金属离子形成螯合物，最终促进了絮体的生长。这种双重结合机制得到了光谱和显微镜证据的支持，解释了苯环的存在如何参与金属离子的水解和絮体形成，从而显著提高了混凝效果。这一发现突显了芳香结构在混凝过程中的关键作用，并为优化混凝剂以实现特定芳香污染物的选择性和高效去除提供了新的理论基础。