Fe(VI)-Mediated Single-Electron Coupling Processes for the Removal of Chlorophene: A Combined Experimental and Computational Study

水溶液 激进的 质谱法 反应速率常数 羟基化 质谱 化学 串联质谱法 氢原子萃取 键裂 脱羧 电泳剂 无机化学 动力学 光化学 有机化学 色谱法 量子力学 物理 催化作用
作者
Jing Chen,Nannan Wu,Xinxin Xu,Ruijuan Qu,Chenguang Li,Xiaoxue Pan,Zhongbo Wei,Zunyao Wang
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:52 (21): 12592-12601 被引量:59
标识
DOI:10.1021/acs.est.8b01830
摘要

Potassium ferrate [Fe(VI)] is a promising oxidant widely used in water treatment for the elimination of organic pollutants. In this work, the reaction kinetics, products, and mechanisms of the antimicrobial agent chlorophene (CP) undergoing Fe(VI) oxidation in aqueous solutions were investigated. CP is very readily degraded by Fe(VI), with the apparent second-order rate constant, k, being 423.2 M–1 s–1 at pH 8.0. A total of 22 oxidation products were identified using liquid chromatography–quadrupole time-of-flight–mass spectrometry , and their structures were further elucidated using tandem mass spectrometry. According to the extracted peak areas in mass spectra, the main reaction products were the coupling products (dimers, trimers, and tetramers) that formed via single-electron coupling. Theoretical calculations demonstrated that hydrogen abstraction should easily occur at the hydroxyl group to produce reactive CP· radicals for subsequent polymerization. Cleavage of the C–C bridge bond, electrophilic substitution, hydroxylation, ring opening, and decarboxylation were also observed during the Fe(VI) oxidation process. In addition, the degradation of CP by Fe(VI) was also effective in real waters, which provides a basis for potential applications.

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