| 王敦球,张文,武泽琳,王戬,郑龙辉,董堃,杨博闻.Fe（Ⅳ）与分子描述符对ZVI/PMS体系降解染料的作用机制[J].农业环境科学学报,2026,45(5):1291-1303. |
| Fe（Ⅳ）与分子描述符对ZVI/PMS体系降解染料的作用机制 |
| Effects of Fe（Ⅳ）and molecular descriptors on the degradation mechanism of dyes by ZVI/PMS system |
| 投稿时间：2025-05-05 |
| DOI：10.11654/jaes.2025-0606 |
| 中文关键词: 零价铁 过一硫酸盐 Fe(Ⅳ) 密度泛函理论 分子描述符 |
| 英文关键词: zero-valent iron peroxymonosulfate Fe（Ⅳ） density functional theory molecular descriptors |
| 基金项目:广西自然科学基金项目（2025GXNSFDA069043，2025GXNSFBA069116）；国家自然科学基金项目（52260023）；广西重点研发计划项目（桂科AB24010118）；广西环境污染控制理论与技术重点实验室研究基金项目（桂科能2301Z003）；广西水体修复新材料与设备人才小高地项目 |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 王敦球 | 桂林理工大学环境科学与工程学院, 广西 桂林 541004
桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西 桂林 541004 | | | 张文 | 桂林理工大学环境科学与工程学院, 广西 桂林 541004 | | | 武泽琳 | 桂林理工大学环境科学与工程学院, 广西 桂林 541004 | | | 王戬 | 上海交通大学医学院, 上海 200025 | | | 郑龙辉 | 河南农业大学林学院, 郑州 450002 | | | 董堃 | 桂林理工大学环境科学与工程学院, 广西 桂林 541004
桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西 桂林 541004 | 2020005@glut.edu.cn | | 杨博闻 | 桂林理工大学环境科学与工程学院, 广西 桂林 541004
成都大学四川省城市固体废物能源与建筑材料转化利用技术工程研究中心, 成都 610106 | yangbowen@cdu.edu.cn |
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| 中文摘要: |
| 为探究污染物量化参数与零价铁(ZVI)/过一硫酸盐(PMS)体系的相关性，以预测和解释有机污染物的降解规律，本研究通过ZVI活化PMS来降解酸性橙7(AO7)。结果表明：在室温、ZVI投加量为10 mg·L-1、PMS投加量为0.1 mmol·L-1、初始pH 3的条件下，10 min后10 mg·L-1 AO7的去除率达到97.6%。淬灭试验、电子顺磁共振仪(EPR)和探针化合物转换结果表明，ZVI-PMS体系的主要活性物种为硫酸根自由基(SO4·-)和Fe (Ⅳ)；且还发现Fe (Ⅳ)在ZVI/PMS体系中的相对贡献与ZVI浓度无关，但与甲基苯基亚砜(PMSO)浓度呈负相关，与PMS浓度呈正相关。通过电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等材料表征方法对反应前后ZVI的结构和性能进行测定。基于试验获得的19种有机污染物降解速率与密度泛函理论(DFT)计算获得的18种分子描述符，通过相关性分析发现相邻原子之间的最小化学键数(BOn)和衡量自由基攻击能力的指标[f (0)n]显著影响ZVI/PMS体系有机底物的降解规律。 |
| 英文摘要: |
| To explore the correlation between the quantitative parameters of pollutants and zero-valent iron(ZVI)/activated peroxymonsulfate(PMS) system, and to predict and elucidate the degradation mechanism of organic pollutants.This study investigates the degradation of acid orange 7(AO7)using a ZVI/PMS system. Under optimal conditions([ZVI]0=10 mg·L-1, [PMS]0=0.1 mmol·L-1, initial pH=3), 97.6% AO7 removal was achieved within 10 min at ambient temperature. Quenching tests, EPR analysis, and probe conversion studies confirm SO4·- and Fe(Ⅳ) as the primary reactive species. Fe(Ⅳ)'s relative contribution depends negatively on Methylbenzene sulfoxide(PMSO)but positively on PMS concentration, independent of ZVI concentration. Material characterization(SEM, XRD, XPS)revealed the structural evolution of ZVI during the reaction. Based on the degradation rate of 19 organic pollutants obtained through experiments and the 18 molecular descriptors calculated by the density functional theory(DFT), Through correlation analysis, it was found that the minimum chemical bond number and bond order(BOn)between adjacent atoms and the Fukui index [f(0)n], which measures the attack ability of free radicals, significantly affected the degradation law of organic substrates in the ZVI/PMS system. |
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