臭氧微纳气泡的pH调控界面电荷决定ROS选择性及磺胺甲噁唑转化途径

《ACS ES&T Water》：pH-Regulated Interfacial Charge of Ozone Micro-Nanobubbles Controls ROS Selectivity and Sulfamethoxazole Transformation Pathways

　　

摘要

微纳米气泡具有更大的表面积以及独特的界面物理化学性质，但界面电荷在调控臭氧产生的活性氧物种方面的作用机制目前尚不完全清楚。本研究系统地研究了臭氧微纳米气泡的pH依赖性界面电荷特性，以阐明其对磺胺甲噁唑降解的影响。与普通气泡相比，臭氧微纳米气泡使磺胺甲噁唑的降解速率提高了约4倍，最初的降解加速得益于臭氧更易溶解，而后续的加速则由界面反应过程驱动。ζ电位测定和活性氧探针分析表明，溶液pH值会调节微纳米气泡的界面电荷，进而影响污染物在界面的富集程度，并改变活性氧的种类分布。酸性条件下，由于界面不稳定，会促进羟基自由基的产生；而在中性或碱性条件下，则更易生成超氧自由基和单线态氧。四极杆飞行时间质谱分析进一步证实，这些不同的活性氧环境对应着磺胺甲噁唑不同的降解路径。这些研究结果表明，界面电荷的调控是臭氧微纳米气泡系统中反应选择性的关键因素，也为优化利用微纳米气泡辅助的臭氧处理技术提供了理论依据。