ペロキシモンスルファートによるシングリット酸素への反応性塩素種の調節:最小限の塩素副産物で超効率的な電酸化

Zhifeng Lin¹, Longhao Pei², Xueding Jiang²

¹School of Environmental and Chemical Engineering, School of Electronic and Information Engineering, Foshan University, Foshan 528000, PR China; MOE of the Key Laboratory of Bioinorganic and Synthetic Chemistry, The Key Lab of Low-carbon Chem & Energy Conservation of Guangdong Province, School of Chemistry, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, PR China.

Journal of hazardous materials

|August 30, 2025

まとめ

この研究では,ペロキシモンスルファート (PMS) を介した電気酸化法が導入され,汚染物質の効率的な分解を目的としたシングレット酸素 (1O2) を生成し,有害な塩素副産物を抑制します.

科学分野:

環境化学
電気化学
高度な酸化プロセス

背景:

塩素化電酸化 (EO/Cl−) システムでは,汚染物質の分解と有害な塩素化副産物の形成をバランスさせることが困難です.
EO/Cl−システムにおける活性種形成のメカニズムは不明であり,最適化を妨げています.
反応性塩素種 (RCS) の制御は,より安全な電気化学的水処理に不可欠です.

研究の目的:

反応性塩素種 (RCS) をシングレット酸素 (1O2) 生成に向け,ペロキシモンスルファート (PMS) を媒介する革新的な戦略を開発する.
電気化学的水処理で同時に超効率的な 1O2 生産と塩素化副産物の抑制を実現する.
EO/Cl−/PMSシステムにおける RCS を 1O2 に選択的に変換するメカニズムを解明する.

主な方法:

ペロキシモンスルファート (PMS) 媒介による電酸化 (EO/Cl−/PMS) システムを使用した.
主要な反応性種 (Cl•/Cl2•−,HOCl,Cl2,および1O2) の寄与を特定するために,精製された消火プロトコルを使用した.
1O2生成と汚染物質の分解の反応経路とエネルギーバリアを調査した.

主要な成果:

EO/Cl−/PMSシステムは,RCSを成功裏に 1O2を生成し,非常に効率的な汚染物質の分解 (30分で99.6%のテトラサイクリン) を達成しました.
RCS攻撃よりも1O2経路を好むことにより,塩素副産物の形成を著しく抑制した.
証明された超低エネルギー消費量 (0.30 kWh m−3 order−1) と,異なるpH値と水マトリックスにおける幅広い適用性.

結論:

PMSを媒介する戦略は,酸化効率と電気化学的水処理における副産物の制御を調和させ,RCSを1O2に効果的に変換します.
このアプローチは,より安全で効率的な高度な酸化プロセスを開発するための有望なパラダイムを提供します.
開発されたシステムは,実用的な水処理アプリケーションに優れた性能,安定性,適応性を示しています.

キーワード:

塩化物の電酸化塩素による副産物クロアンの種ペロキシモンスルフェートシングレット酸素

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