四川大学赖波教授团队EST｜综述：水处理高级氧化技术中的有机自由基

转 自：环境工程与科学

10月23日， 四川大学赖波教授和何传书教授 （共同通讯） 在 Environmental Science & Technology 线 发表了题为 “ Comprehensive Insight into the Common Organic Radicals in Advanced Oxidation Processes for Water Decontamination ” 的综述论文， 系统总结了水处理高级氧化技术中的有机自由基的生成、检测及贡献。

出于环境修复的目的，人们对高级氧化过程（AOPs）进行了广泛的研究。它们的高去污效率归功于自由基和非自由基主导的过程。特别是涉及无机自由基（包括 ^• OH、O ₂ ^•- 和 SO ₄ ^•- ）的 AOPs，由于有成熟的检测和验证方法，已经得到了广泛的研究。然而，与普通自由基相比，对有机自由基的研究还很有限。与无机自由基相比，有机自由基具有更高的选择性，而且某些有机自由基的寿命更长（例如， ^• OH < 1 μs；CH3C(O)O • > 10 μs）。此外，有机自由基还可作为碳源，为生物处理中的协同应用提供了巨大潜力。

以自由基为基础的高级氧化工艺（AOPs）是去除有机污染物的最有效技术之一。与常见的无机自由基（如 ^• OH、O ₂ ^•- 和 SO ₄ ^•- ）相比，有机自由基种类繁多，选择性更强，但却很容易被忽视。此外，人们对有机自由基的产生和贡献仍然缺乏系统的了解。本文系统地总结了 AOPs 中有机自由基的特性、可能的生成途径、检测方法和贡献。值得注意的是，探索 AOPs 中的有机自由基具有挑战性，这是因为：（1）对生成的有机自由基的检测方法有限；（2）有机自由基介导的反应机制存在争议；以及（3）有机自由基作为反应中间体的快速转化。除了有机自由基的特性和反应性之外，还研究了在 AOPs 中生成有机自由基的潜在情况，包括在过氧化物活化过程中、在水基质中或与有机污染物共存时，以及由于添加淬灭剂而产生的有机自由基。随后，总结了之前报道的各种有机自由基检测方法，如电子顺磁共振波谱（EPR）、 ³¹ P 核磁共振波谱（ ³¹ P NMR）、液相/气相色谱-质谱（GC/LC-MS）和荧光探针。最后，回顾了有机自由基对去污过程的贡献，并对未来的研究提出了建议。

展望

与对 AOPs 中常见无机自由基的研究相比，由于检测和半定量方面的困难，对有机自由基的研究相对有限。未来研究面临的一些挑战和前景如下：

• 避免其他反应物的检测干扰对于研究有机自由基的生成至关重要。

• 有机自由基作为中间体的作用不容忽视。

• 当有机自由基作为初级反应物时，有机自由基的产生并不意味着它们在系统中具有某种功能。

• 提高有机基的应用价值是一个值得关注的问题。

  
  

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