Cl-在Cu(II)/过氧乙酸体系中对罗丹明B脱色的促进作用：性能与机理

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Promotion effect of Cl- on the decoloration of rhodamine B in Cu(II)/peracetic acid process: Performance and mechanism

Cu(II)/PAA体系引入高浓度Cl?可形成Cu(II)-Cl?活性复合物，加速Cu(II)还原为Cu(I)，显著提升RhB脱色效率至85.8%（pH8.5）。实验表明，Cl?通过促进Cu(I)生成激活PAA，产生以CH?C(O)OO•和CH?C(O)O•为主的活性自由基主导RhB降解；pH4.0时活性氯物种（HClO、Cl•等）贡献显著。研究揭示了Cu(II)-Cl?协同活化PAA的机制，发现Cu(II)、PAA、Cl?浓度需优化，过量Cl?抑制脱色，HCO??促进而FA抑制。该体系对MB、OG、OTC等有机物高效降解，适用于高盐废水处理。

　　本研究探讨了氯离子（Cl?）在铜离子（Cu(II)）和过氧乙酸（PAA）协同作用下对罗丹明B（RhB）脱色效率的增强机制。RhB是一种广泛应用于纺织业和其他工业的合成碱性染料，其排放到环境中会对水生生态系统和人类健康造成潜在危害。目前，高级氧化工艺（AOPs）被认为是去除这类有机污染物的有效方法之一，其中PAA因其较低的O-O键能而更容易被激活生成活性自由基，因此受到越来越多的关注。然而，单独使用Cu(II)激活PAA的效率有限，通常需要引入其他辅助物质来促进Cu(II)的还原和PAA的分解，以提高对RhB的降解效果。

在初步实验中，研究者发现高浓度的Cl?能够显著促进Cu(II)/PAA体系中RhB的脱色效率，但其具体作用机制尚未明确。因此，本研究系统地探讨了Cl?在Cu(II)/PAA体系中对RhB脱色的促进机制。研究结果表明，Cl?能够与Cu(II)迅速结合形成高活性的Cu(II)-Cl?络合物，从而加速Cu(II)向Cu(I)的还原过程，并进一步促进PAA的分解，产生更多的活性氧化物质，如CH?C(O)O•和CH?C(O)OO•。这些活性物质在pH 8.5条件下对RhB的脱色起到了主导作用，脱色效率可达85.8%。然而，在pH 4.0的条件下，RhB的脱色主要归因于反应性氯物种（RCS），如次氯酸（HClO）、氯自由基（Cl•）和二氯自由基（Cl?•?）。这说明在不同pH条件下，Cl?对Cu(II)/PAA体系的作用机制存在差异。

进一步的实验表明，Cl?的加入不仅促进了Cu(I)的形成，还通过形成Cu(II)-Cl?络合物增强了Cu(II)的催化活性。随着Cu(II)、PAA和Cl?浓度的增加，RhB的脱色效率也相应提高。然而，当Cl?浓度过高时，其对活性氧化物质的竞争作用会抑制RhB的脱色效果。此外，RhB的初始浓度增加也会导致其脱色效率下降，因为更多的RhB分子会与有限的活性物质发生竞争反应。

在研究中还考察了其他常见水体成分对RhB脱色的影响。硝酸根（NO??）和硫酸根（SO?2?）对RhB脱色几乎没有影响，而碳酸氢根（HCO??）则表现出明显的促进作用。这一现象可能与HCO??和Cu(II)之间的络合反应有关，这种络合可以增强Cu(I)的生成，从而提升PAA的分解效率和RhB的脱色能力。相反，腐殖酸（FA）则对RhB脱色产生了明显的抑制作用，可能是由于FA与Cu(II)发生络合反应，从而减少了Cu(II)与Cl?的相互作用，降低了Cu(I)的生成效率。

除了RhB，研究还评估了该体系对其他有机污染物的降解能力，如甲基蓝（MB）、橙G（OG）和氧氟沙星（OTC）。实验结果显示，Cl?/Cu(II)/PAA体系在这些污染物的降解中表现出较高的效率，尤其是对OTC的降解能力接近于Cl?/PAA体系，这可能是因为OTC能够与Cu(II)形成络合物，从而促进Cu(II)的还原过程。这些结果表明，Cl?/Cu(II)/PAA体系不仅适用于RhB的脱色，还具有广泛的有机污染物降解潜力，特别是在高盐度废水处理中。

总体而言，本研究揭示了Cl?在Cu(II)/PAA体系中对RhB脱色的增强机制，并进一步验证了该体系在不同pH条件下的表现差异。研究结果为优化Cu(II)/PAA体系的催化性能提供了理论依据，并展示了其在实际废水处理中的应用前景。未来，该体系有望在处理高盐度和难降解有机污染物的工业废水中发挥重要作用，为环保技术的发展提供新的思路。