Окислительное разложение триклозана перманганатом калия: кинетика, продукты разложения, механизм реакции и оценка токсичности

В этом исследовании систематически изучали возможность применения перманганата калия для удаления триклозана (TCS) при водоподготовке. Провели серию кинетических экспериментов, чтобы оценить влияние pH, дозы окислителя, температуры и присутствия типичных анионов (Cl⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻), гуминовой кислоты (HA) и фульвокислоты (FA) на удаление триклозана. Оптимальными оказались следующие условия реакции: pH = 8,0, [TCS]₀:[KMnO₄]₀ = 1:2,5 и T = 25 °C; при них 20 мг/л триклозана полностью разлагались за 120 с. Однако скорость окисления триклозана при концентрации 20 мкг/л перманганатом калия ([TCS]₀:[KMnO₄]₀ = 1:2,5) составляла 1,64 × 10⁻³ мг·л⁻¹·ч⁻¹, что ниже скорости при исходной концентрации 20 мг/л (2,24 × 10³ мг·л⁻¹·ч⁻¹). С помощью жидкостной хроматографии с тандемной квадрупольной времяпролётной масс-спектрометрией (LC-Q-TOF-MS) обнаружили 11 продуктов, включая фенол и его производные, бензохинон, органическую кислоту и альдегид. Были предложены два основных пути реакции: разрыв связи C(8)–O(7) и раскрытие бензольного кольца в менее хлорированном фрагменте; эти пути дополнительно подтвердили расчётами плотности граничных электронных орбиталей и частичных зарядов. Изменение токсичности реакционного раствора при окислении триклозана перманганатом калия оценивали с помощью люминесцентной бактерии Photobacterium phosphoreum и дафнии большой Daphnia magna. Через 60 мин токсичность 20 мг/л триклозана для D. magna и P. phosphoreum снизилась на 95,2% и 43,0% соответственно. Фенол и 1,4-бензохинон — два характерных продукта разложения, образующихся при окислении перманганатом, — при хлорировании и хлораминировании приводили к образованию небольшого количества побочных продуктов дезинфекции (STHMFP — 20,99–278,97 мкг/мг; SHAAFP — 7,86 × 10⁻⁴–45,77 мкг/мг). В целом перманганат калия может служить эффективным окислителем для удаления триклозана при водоподготовке и очистке сточных вод.