氯盐活化过一硫酸盐（PMS）无催化剂降解水体有机污染物的协同氧化机制与环境应用

本研究针对传统过一硫酸盐（PMS）活化技术依赖催化剂和能源的问题，创新性提出氯盐（Cl? ）活化PMS的无催化剂降解体系，系统探究了双氯芬酸（DCF）等有机污染物的高效去除机制。研究发现Cl? /PMS体系通过活性氯物种（RCS）与活性氧物种（ROS）协同作用，30分钟内实现93.1%的DCF降解，为绿色水处理技术开发提供新思路。

　　

水环境中残留的药品和个人护理品（PPCPs）正成为全球性环境挑战，其中非甾体抗炎药双氯芬酸（DCF）因具有内分泌干扰效应，在污水处理厂出水中的检出浓度可达7.01 μg/L。传统过一硫酸盐（PMS）高级氧化技术虽能降解此类污染物，但依赖过渡金属催化剂或外部能量输入，存在二次污染和成本高的缺陷。更棘手的是，自然水体中普遍存在的氯离子（Cl^?
）常被视为干扰因子，因其会淬灭硫酸根自由基（SO₄
^•?
）生成活性较弱的氯自由基（Cl•）。

中国某研究团队在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》发表的研究颠覆了这一认知。研究人员发现，在无催化剂条件下，Cl^?
与PMS的组合反而能通过"变废为宝"的机制，将Cl^?
转化为具有氧化能力的活性氯物种（RCS），与活性氧物种（ROS）形成协同降解网络。这种"以毒攻毒"的策略不仅解决了催化剂残留问题，还利用水体本底阴离子实现污染物高效去除。

研究采用电子顺磁共振（EPR）鉴定自由基种类，结合猝灭实验量化不同活性物种贡献率，通过LC-MS解析降解路径，并运用ECOSAR模型评估中间产物生态毒性。关键发现包括：

Inactivated PMS系统
对比四类污染物降解效果显示，DCF和四环素（TCH）在未活化PMS系统中去除率分别为58.1%和51.5%，而诺氟沙星（NOR）仅3.09%，证实PMS对污染物结构的选择性。

Cl^-
/PMS系统
当Cl^?
浓度达1.36 mol/L时，DCF降解率提升至93.1%，动力学常数较未活化体系提高3.02倍。酸性环境（pH=3）能有效抑制ClO•猝灭，使降解效率提升47.8%。

降解机制
EPR检测到•OH、SO₄
^•?
和Cl•信号，猝灭实验表明HClO贡献率达42.3%，而•OH仅占11.7%。独特的Cl•/HClO循环机制实现PMS持续活化，TOC去除率48.61%证实矿化能力。

转化路径
羟基化、胺基氧化等途径产生的11种中间体，经ECOSAR评估显示毒性显著降低。NOR等复杂结构污染物在Cl^?
存在下也实现>90%去除，展现体系普适性。

该研究突破性揭示了阴离子协同活化PMS的新机制，为开发"自给自足"型水处理技术奠定理论基础。特别在医疗废水处理领域，可直接利用废水中的高氯背景实现"以废治废"，兼具工程应用价值与环境友好特性。研究提出的pH调控策略和RCS/ROS协同作用模型，为复杂水质条件下污染物精准去除提供技术范式。