Разрушение и превращение бисфенола А при УФ-облучении перкарбоната натрия: двойная роль карбонат-радикал-аниона

В процессах расширенного окисления на основе гидроксильного радикала (HO-AOPs) гидрокарбонат-ионы (HCO₃⁻) и карбонат-ионы (CO₃²⁻) расходуют гидроксильный радикал (•OH), образуя карбонат-радикал-анион (CO₃•⁻), что снижает эффективность окисления. Однако, несмотря на то что карбонатные формы гасят •OH, в системе УФ/перкарбонат натрия (UV/SPC) был выявлен вклад CO₃•⁻ в разрушение бисфенола А (BPA). Чтобы оценить эффективность UV/SPC и роль CO₃•⁻ в этом процессе, сравнили кинетику и механизмы разрушения BPA в системах UV/SPC и УФ/пероксид водорода (UV/H₂O₂) при одинаковой концентрации •OH. В воде Milli-Q наблюдаемые скорости разрушения BPA в обеих системах были сходными. Изменение скорости разрушения BPA в присутствии радикальных ловушек — трет-бутанола и фенола — указывало на вклад как CO₃•⁻, так и •OH в процесс в системе UV/SPC. При концентрации SPC 1 мМ и pH 8,5 методом конкурентной кинетики определили константу скорости реакции CO₃•⁻ с BPA второго порядка (2,23 × 10⁸ M⁻¹ s⁻¹), а также стационарные концентрации CO₃•⁻ (2,3 × 10⁻¹² M) и •OH (1,82 × 10⁻¹⁴ M) в системе UV/SPC. Высокая концентрация CO₃•⁻ компенсировала меньшую по сравнению с •OH константу скорости реакции с BPA и расходование •OH, поэтому скорость разрушения BPA в UV/SPC была сопоставима со скоростью в UV/H₂O₂. Подробное исследование продуктов превращения BPA в системе UV/SPC показало, что основными реакционноспособными участками молекулы являются фенольное кольцо и изопропилиденовый мостик. На основании этих данных предложены пути разрушения BPA. Результаты кинетического и механистического исследований углубляют понимание разрушения BPA в системе UV/SPC и влияния HCO₃⁻ и CO₃²⁻ на разрушение BPA в HO-AOPs. Они также свидетельствуют о потенциале технологий очистки воды с использованием CO₃•⁻.