新污染物在水环境中广泛存在，且严重威胁着水生生态系统和人类健康。传统的污水处理技术难以去除这类痕量有机物。高级氧化技术能够通过产生羟基自由基（•OH）和硫酸根自由基（SO4•-）等高反应活性物种实现新污染物的完全去除。然而，这些氧化活性物种对卤素或天然有机物等背景水质组分也有较高的活性，造成不必要的氧化剂消耗或产生一些有毒副产物。
最近研究表明高价金属和单线态氧（1O2）具有良好的氧化选择性，可优先攻击微污染物的富电子基团实现其有效分解。这些活性物种在均相和非均相活化相对惰性氧化剂体系（过氧乙酸、高碘酸盐（PI）、高铁酸盐（Fe(VI)）和过一硫酸盐/过二硫酸盐）中均发挥了重要作用。以PI活化为例，盐酸羟胺和碱性条件（pH>8）能活化PI产生1O2，实现污染物的快速分解。Fe(II)、零价铁（ZVI）和硫化ZVI在酸性条件下能够活化PI产生Fe(IV)，而纳米限域的Fe2O3能够活化PI产生1O2。这促使我们思考在Fe(VI)/PI体系能够产生什么样的活性物种呢？
实验室21级博士生牛丽君探究了Fe(VI)/PI体系降解微污染物的协同效能；通过多种技术（淬灭实验、探针实验、电子顺磁共振实验和穆斯堡尔谱分析实验）阐明了该系统在有机微污染物降解中的优势活性物种和选择性氧化机制；最后揭示了典型微污染物的氧化产物及其可能的生成机制。本研究工作提供了一种新型的选择性氧化策略，在快速水处理领域具有良好的应用前景，已发表在ES＆T上。
摘要如下
全球水源中有机微污染物的存在提出了开发高效和选择性的水处理技术去除复杂水质中微污染物的需求。本研究首次报道了Fe(VI)和PI表现出良好的协同作用，能够快速、选择性地氧化多种微污染物。该联合氧化系统快速氧化微污染物的性能优于Fe(VI)与其它氧化剂联合技术。淬灭实验、探针实验和电子顺磁共振实验表明Fe(IV)/Fe(V)活性物种，而不是•OH、超氧阴离子（O2•-）、1O2和碘酸根自由基（IO3•），在该联合体系中发挥了主导作用。此外，穆斯堡尔谱分析实验也直接证明了该体系中Fe(IV)/Fe(V)的产生。令人惊讶的是，Fe(VI)和PI的反应活性很低，在pH 8.0条件下仅为0.8223 M-1 s-1，表明PI并不是Fe(VI)的活化剂。此外，IO3-作为PI的转化产物，也能强化Fe(VI)降解微污染物。进一步的实验表明PI/IO3-可能是作为Fe(IV)/Fe(V)的配体，提高了Fe(IV)/Fe(V)降解微污染物的利用率。最后，识别了三种典型微污染物在Fe(VI)和Fe(VI)/PI体系的转化产物，并推测了可能的降解路径。总之，本研究提出了能够有效降解微污染物的选择性氧化技术，并阐明了PI/IO3-与Fe(VI)加速氧化污染物的相互作用机制。
结果表明
（1） Fe(VI)/PI体系能够快速高效地去除多种微污染物，且其氧化性能高于Fe(VI)与其它氧化剂的联合氧化性能。
（2）NO3-和SO42-不影响Fe(VI)/PI体系中微污染物的去除，而Cl-和天然有机质促进了Fe(VI)/PI体系中微污染物的去除。
（3）在Fe(VI)/PI体系中，PI转化为了无毒的IO3-，没有产生活性碘物种（HOI、I2和I3-），降低了致突变性碘化副产物形成的风险。
（4）Fe(IV)/Fe(V)在Fe(VI)/PI联合体系中发挥了主导作用，特别是PI/IO3-可通过络合Fe(IV)/Fe(V)中间体显著提高其降解微污染物的利用率。
全文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.2c08965
