Insights into atrazine degradation by thermally activated persulfate: Evidence from dual C–H isotope analysis and DFT simulations

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作者
Jie Li,Enhang Liang,Taobo Huang,Xiaohui Zhao,Ting Wang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:454: 140207-140207 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.140207
摘要

SO4– -assisted oxidation was of great concern and the accurate interpretation of reaction pathway was crucial. Innovatively, this study introduced compound-specific isotope fractionation analysis (CSIA) into atrazine (ATZ) degradation by heat-activated persulfate (PS), in order to provide "in-situ" and "fingerprinted" analysis of reaction contribution and bond cleavage process based on isotope fractionation. As results, radical oxidants including SO4- and OH were generated through thermal activation of PS, and proved to play dominate roles in ATZ degradation. Inconceivably, the isotope fractionation by single SO4-dominated reaction showed weak and positive C isotope fractionation, with εC of 1.58 ‰ at pH 4 and 0.65 ‰ at pH 7, respectively. Reactions by single SO4- and OH can be distinguished resulting from their significantly different ε and ɅC/H values. Changes of δ13C and δ2H values during ATZ degradation by heat-activated PS followed Rayleigh equation well, with the εC, εH and ɅC/H values of −1.5 ‰, −21.1 ‰, 6.60 at pH 4 and −2.7 ‰, −36.6 ‰, 10.02 at pH 7 respectively. The relative contribution of SO4- radical to ATZ degradation was ca.100 % at pH 4 and 83.9 % at pH 7. The isotope fractionation study and DFT calculations suggested that single electron transfer with the cleavage of C-Cl bond was dominated and displayed inverse C isotope fractionation for SO4- oxidation, which was different from that of OH oxidation and more selective to dehalogenate reaction. This research emphasized the promising technology of CSIA, which can achieve accurate identification of reaction contribution and pathways in advanced oxidation process.

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