碘代X射线造影剂(ICMs)因其高度的水溶性和化学稳定性,能轻易穿透常规水处理屏障,成为地表水和地下水中持久存在的新兴污染物。高级还原技术(基于水合电子e⁻_aq)被认为是从ICMs的2,4,6-三碘苯甲酸骨架上“拔除”碘原子、消除其生物毒性的最有效手段。但传统的高级还原体系,如UV/亚硫酸盐,存在药剂一次性投加、反应不可控的问题。本研究的创新在于,将电化学与亚硫酸盐相耦合,构建了Fe²⁺/electro/SO₃²⁻体系。以铁电极为阳极,通过电解溶出,可精确控制Fe²⁺的投加速率和投加量,为亚硫酸盐的活化提供稳定、持续的催化源。Fe²⁺与SO₃²⁻反应生成FeSO₃⁺络合物,其分解便产生强还原性的亚硫酸根自由基(SO₃·⁻)和水合电子。同步地,体系中的部分Fe³⁺会在阴极被重新还原为Fe²⁺,实现了催化剂的循环利用。
实验表明,该电化学Fe²⁺/SO₃²⁻体系对水中碘海醇(Iohexol)展现了极快的还原脱碘速率。在30分钟内,碘海醇被完全去除,水中的游离碘离子(I⁻)浓度达到了理论总碘量的90%以上,标志着C-I键被高效断裂,有机碘被转化为无毒的无机碘离子。其脱碘效率远高于同等条件下的单独电化学还原或单独化学投加Fe²⁺/SO₃²⁻体系。LC-MS/MS分析确认了脱碘产物的生成。该体系的优势在于:1)利用清洁的电子原位、可控地产生和再生Fe²⁺;2)避免了传统均相体系中大量铁泥的产生;3)还原脱碘效率极高,能从根本上解除ICMs的生态毒性。该研究为含碘代有机物废水的深度处理提供了一种精准、高效、绿色的电化学-高级还原新方法。
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