碘代X射线造影剂(ICMs,如碘海醇)因其极高的水溶性和化学稳定性,能轻易穿透常规水处理屏障,成为地表水和地下水中持久存在的新兴污染物。高级还原技术(基于水合电子e⁻_aq)被认为是从ICMs的三碘苯甲酸骨架上“拔除”碘原子、消除其生物毒性的最有效手段。紫外/乙酰丙酮(UV/AA)体系是一种新颖的、可在同一光源下同时产生活性氧化物种(·OH, ¹O₂)和还原物种(水合电子)的高级氧化/还原复合体系,为处理这类顽固污染物提供了独特的“氧化-还原”双功能平台。
在UV照射(254nm)下,AA光解产生·OH、¹O₂和水合电子。实验结果显示,UV/AA体系对碘海醇展现了极佳的降解和脱碘效率。在30分钟UV照射下,碘海醇被完全去除,溶液中游离碘离子(I⁻)的浓度达到了理论总碘量的92%以上,证明C-I键被近乎定量地还原断裂。自由基捕获实验和EPR测试证实,UV/AA体系中同时存在着·OH、¹O₂和水合电子。其中,·OH和¹O₂主要负责攻击ICM的有机骨架,而水合电子则专一地负责还原脱碘。通过向体系中加入硝基苯(淬灭·OH)和糠醇(淬灭¹O₂),发现ICM的降解速率分别下降了约60%和30%;而加入N₂O(淬灭e⁻_aq)后,脱碘效率下降了85%,这清晰地界定了各活性物种的分工。
基于高分辨质谱鉴定出的中间产物,推演了ICM在UV/AA体系中的降解路径:首先,水合电子快速攻击苯环上的碘原子,逐级将其还原为I⁻,生成低碘代或无碘代的苯甲酸衍生物。然后,这些脱去碘的中间产物更容易受到·OH和¹O₂的攻击,发生苯环的开裂,进而被逐步矿化为小分子酸。该研究的独特之处在于,利用同一光化学体系,通过氧化与还原活性物种的时空协同,同步实现了顽固有机碘化物的脱毒(脱碘)和有机骨架的矿化,为含碘医药废水的深度处理提供了创新的技术选项。