中国报告大厅网讯，近年来，三氯乙烯作为重要的工业溶剂和化工原料，广泛应用于金属脱脂、电子清洗、干洗等行业。据行业数据显示，2025年全球三氯乙烯产量约为120万吨，其中中国占比超过35%，预计2026年市场需求将增长至130万吨。然而，三氯乙烯具有致癌、致畸和致突变作用，且密度大、难溶、易挥发，一旦进入土壤和地下水，会形成重质非水相液体，造成持久性污染。随着环保法规趋严，三氯乙烯污染场地修复成为亟待解决的问题。高级氧化技术基于过硫酸钠的活化产生硫酸根自由基等活性物种，可高效降解三氯乙烯，但单一体系存在反应速率慢、铁泥沉淀等问题。本研究采用活性炭协同多价态铁基材料活化过硫酸钠，系统考察了对三氯乙烯的降解效果、反应机制及实际地下水适用性，为三氯乙烯污染场地修复提供了高效经济的技术方案。

  一、三氯乙烯降解体系的材料与实验方法

  《2025-2030年中国三氯乙烯行业竞争格局及投资规划深度研究分析报告》指出，实验所用试剂包括活性炭、过硫酸钠、零价铁、硫铁矿、黄铁矿、三氯乙烯及其他氯代烃标准品。三氯乙烯初始浓度设定为0.15 mmol/L(20 mg/L)。所有反应在40 mL玻璃反应器中进行，加入一定量铁基材料、活性炭和过硫酸钠后，将反应器置于旋转摇床(转速80 r/min，温度20±0.5℃)，在预设时间点取样并用正己烷萃取，气相色谱分析三氯乙烯浓度。活性物种清扫实验采用异丙醇、叔丁醇、氯仿、糠醇作为不同自由基的抑制剂;电子顺磁共振检测使用DMPO和TEMP捕获自由基;探针实验选用硝基苯、苯甲酸、四氯化碳、糠醇分别测定羟基自由基、硫酸根自由基、超氧阴离子和单线态氧的稳态浓度。实际地下水采自上海某地15 m深井，水质参数见表4。

  二、三氯乙烯降解效果及药剂投加量优化

  单独添加过硫酸钠或铁基材料对三氯乙烯去除率均低于6%，单独活性炭吸附可达40.96%，但联合体系显著提升。在活性炭投加量0.5 g/L、三氯乙烯初始浓度0.15 mmol/L条件下，PS/ZVI、PS/FeS、PS/FeS2体系的最佳摩尔药剂比分别为20/10/3、20/60/3、20/60/3，此时三氯乙烯去除率分别达到94.23%、96.29%和92.44%。与未加活性炭的体系相比，活性炭的加入使PS/ZVI体系三氯乙烯去除率提高了4.49个百分点，而PS/FeS2和PS/FeS体系分别下降0.32和3.69个百分点，但反应速率均明显加快，表明活性炭通过吸附作用在界面形成高浓度微环境，协同氧化过程加速了三氯乙烯的降解。

  三、三氯乙烯降解机制与主要活性物种识别

  自由基清扫实验表明，在PS/ZVI、PS/FeS、PS/FeS2三个体系中，添加异丙醇(清扫硫酸根自由基和羟基自由基)后三氯乙烯去除率从约94%降至36%~40%，添加叔丁醇(清扫羟基自由基)后降至70%~74%，添加糠醇(清扫单线态氧和羟基自由基)后降至31%~35%，而添加氯仿(清扫超氧阴离子)后三氯乙烯去除率仍在88%以上，说明羟基自由基、单线态氧和硫酸根自由基是降解三氯乙烯的主要活性物种，超氧阴离子贡献较小。EPR检测进一步证实了三个体系中均存在DMPO-HO·、DMPO-SO4·-和TEMP-1O2的特征信号。通过探针实验计算各活性物种的稳态浓度(表2)，其中硫酸根自由基和单线态氧浓度较高，羟基自由基和超氧阴离子浓度较低，但清扫实验显示羟基自由基对三氯乙烯降解的贡献显著，表明其氧化能力更强。

  四、水质条件对三氯乙烯降解的影响

  溶液初始pH在3~9范围内，三个体系对三氯乙烯的去除率均超过90%，但在pH=11时去除率骤降至50%左右，这是由于碱性环境抑制了过硫酸钠的活化。三氯乙烯降解后终点pH均降至3左右，尤其FeS体系因自身产酸而略优。无机阴离子实验中，氯离子(37.8 mg/L)对PS/ZVI体系三氯乙烯去除率影响较小(提高2.61个百分点)，但使PS/FeS和PS/FeS2体系分别下降11.41和13.07个百分点，原因是氯离子与三氯乙烯竞争自由基生成低电位氯自由基。碳酸氢根离子(373.6 mg/L)显著抑制三氯乙烯降解，PS/ZVI、PS/FeS、PS/FeS2体系去除率分别下降41.94、42.92、18.58个百分点，归因于其清扫自由基并提高pH。硝酸根和硫酸根对三氯乙烯降解影响微弱。

  五、实际地下水中三氯乙烯降解效果及体系强化

  三氯乙烯行业分析指出，实际地下水pH为8.16，含较高碳酸氢根等成分，直接应用三个体系时三氯乙烯去除率均低于50%。将药剂投加量扩大10倍后，三氯乙烯去除率提升至95%以上，但成本较高。将初始pH调节至5后，三氯乙烯去除率可达70%~84%，调节至3时可达71%~85%，表明预酸化是经济有效的措施。进一步将三种铁基材料混合(ZVI 0.5 mmol/L、FeS 3.0 mmol/L、FeS2 3.0 mmol/L)协同活性炭，在超纯水中30 min内三氯乙烯去除率达87.56%，60 min达96.71%;在实际地下水中(pH调至5)60 min三氯乙烯去除率达92.52%，显著优于单一铁体系，归因于混合体系丰富的铁硫物种促进了Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环及活性物种生成。

  六、混合铁体系对氯代烃降解的普适性

  选用四氯乙烯、四氯化碳、1,2,3-三氯丙烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷作为目标污染物，在混合铁体系(含活性炭)实际地下水中测试。结果表明，对含碳碳双键的四氯乙烯降解率最高(87.99%)，而对饱和氯代烷烃降解率较低(22%~47%)，说明该体系主要依赖氧化性自由基，对不饱和氯代烯烃降解效果更好，对氯代烷烃的去除需进一步结合还原性过程。

  总结而言，本研究建立的活性炭协同多价态铁基材料活化过硫酸钠体系能高效降解三氯乙烯，最佳药剂比下三氯乙烯去除率超过94%。羟基自由基、硫酸根自由基和单线态氧是主导活性物种，活性炭的吸附富集作用显著加速反应。体系在pH 3~9范围内均有效，但受高浓度碳酸氢根抑制。实际地下水中通过预酸化或混合铁材料可大幅提升三氯乙烯去除效果，且对氯代烯烃具有良好普适性。该技术为三氯乙烯污染地下水修复提供了理论依据和实用方案，对推动2026年三氯乙烯行业绿色可持续发展具有重要意义。