フェリルイオン種（Fe（IV））の相対的な寄与ナノスケールゼロバレント鉄の活性化ペルオキシジスルフ酸塩およびペルオキシメノスルファートプロセスで形成された硫酸ラジカル

ナノスケールゼロバレント鉄（NZVI）によるペルファル酸塩（すなわち、ペルオキシジスルフェート（PDS）およびペルオキシマノスルファ酸塩（PMS））の活性化は、環境汚染物質の酸化処理に効果的であると報告されています。NZVI腐食から放出された水性Fe（II）によって活性化された過硫酸塩の分解から形成された硫酸ラジカル（SO4• - ）がNZVI/Persulfatesシステムの酸化性能に関与していることが多数の文献で広く受け入れられています。この研究では、プローブとしてメチルフェニルスルホキシド（PMSO）を使用することにより、電子移動を介したPersulfateの活性化がSO4• - 形成につながった一方で、放出されたFe（II）による均質な活性化により、NZVI/persulf酸系のフェリルイオン種（FE（IV））の発生が生成されることを実証しました。同様に、ナノスケールのゼロベントアルミニウム（NZVAL）および亜鉛（NZVZN）も、SO4につながるペルファー酸塩に電子を供与できることが実証されました。しかし、絶縁酸化アルミニウムのシェルは、貧弱な過硫酸塩分解につながる電子移動を妨害しましたが、導電性鉄と酸化亜鉛シェルは電子移動プロセスを有効にし、SO4• - の連続生成をもたらしました。さらに、NZVI/persulfateシステムにおけるSO4•およびFe（IV）の相対的な寄与は、NZVIおよびPDSの初期濃度とは無関係であるが、PMS濃度と正の相関があることが得られました。さらに、3から7へのpHの増加により、Fe（IV）の相対的寄与が減少することにつながりました。これは、より高いpHでの水性Fe（II）の可用性の低下によって合理化されました。我々の発見は、NZVI/persulfatesシステムで形成された反応性中間体の性質に光を当てるだけでなく、均質触媒プロセスからpersul硫酸塩の表面活性化を前例のないほど区別しました。

Activation of persulfates (i.e., peroxydisulfate (PDS) and peroxymonosulfate (PMS)) by nanoscale zero-valent iron (nZVI) is reported to be effective in oxidative treatment of environmental contaminants. It has been widely accepted in numerous literature that sulfate radical (SO4•-) formed from the decomposition of persulfates activated by aqueous Fe(II) released from nZVI corrosion is responsible for the oxidative performance in nZVI/persulfates systems. In this work, by employing methyl phenyl sulfoxide (PMSO) as a probe, we demonstrated that the activation of persulfates by nZVI through electron transfer led to SO4•- formation, while the homogeneous activation of persulfate by the released Fe(II) resulted in ferryl ion species (Fe(IV)) generation in nZVI/persulfates systems. Similarly, nanoscale zero-valent aluminum (nZVAl) and zinc (nZVZn) were also demonstrated to be able to donate electron to persulfates leading to SO4•- formation. However, the insulative aluminum oxide shell hindered the electron transfer leading to the poor persulfates decomposition, while the conductive iron and zinc oxide shell enabled the electron transfer process resulting in a continuous generation of SO4•-. Further, it was obtained that the relative contribution of SO4•- and Fe(IV) in nZVI/persulfates systems was independent of the initial concentration of nZVI and PDS, but was positively correlated with PMS concentration. In addition, the increase of pH from 3 to 7 led to the decrease of the relative contribution of Fe(IV), which was rationalized by the decrease of availability of aqueous Fe(II) at higher pH. Our findings not only shed lights on the nature of the reactive intermediate formed in the nZVI/persulfates systems, but also unprecedentedly distinguished the surface activation of persulfates from the homogeneous catalysis process.