西班牙马德里自治大学Angel F. Mohedano团队在Critical Reviews in Environmental Science and Technology（CREST，《环境科技评论》）期刊发表题为“高级氧化工艺降解离子液体的研究进展（An overview of ionic liquid degradation by advanced oxidation processes; 2022, 52(16): 2844-2887）”的综述。离子液体（ILs）是一种具有高热稳定性和低熔点等特殊性质的盐，它是传统有机溶剂的潜在替代品。然而，由于ILs在水中的溶解度相对较高，它可以通过废水排放以污染物的形式进入水生系统。许多ILs的生物降解性较低，且具有高生态毒性，因此ILs在环境中的存在令人担忧。同时，ILs的降解性取决于其阴阳离子组分的性质，许多ILs在传统的污水处理厂中不易降解，会在环境中积累，因此需要具有成本效益的解决方案来处理这些污染物。高级氧化工艺（AOPs）是一种可以去除多种难降解污染物的技术。在这项工作中，作者回顾了有关AOPs降解ILs的文献，包括基于芬顿系统和光和电化学处理，以及它们之间的组合，对其操作条件、动力学和降解途径进行了综述。
图1 图文摘要（Graphic abstract）
离子液体（ILs）是由有机阳离子和有机或无机阴离子形成的盐。可以选择阳离子和阴离子来调整离子液体以适应其所需的应用。由于其低蒸汽压、高热稳定性和低熔点，ILs被认为是“绿色溶剂”和传统有机溶剂的有效替代品。离子液体在催化、分离过程、生物技术、电化学、材料合成和纳米技术等领域具有广阔的应用前景。
图2 离子液体中最常见的阳离子和阴离子
不同的AOPs对水中ILs的去除有大量研究，这些过程产生的羟基自由基能够在常温和更高的温度（25~90℃）和大气压下降解有机物。化学、电化学或光化学的AOPs方法影响了羟基自由基（关键活性物种）的生成方式。
图3 不同AOPs降解咪唑类离子液体的反应途径
高级氧化工艺是非选择性的、复杂的反应体系，通常涉及大量中间物种和最终产物的形成。对这些化合物的分析知识将使我们能够了解反应途径、机理和相应的动力学模型。图3描述了文献中报道的咪唑类离子液体按不同AOPs分解的降解途径。
图4 不同AOPs对吡啶基离子液体击穿反应途径的研究
图4显示了不同AOPs对吡啶基离子液体击穿反应途径的研究方案。至于咪唑类离子液体的降解，一些反应中间体来自不同的AOPs，结果表明它们的降解途径非常相似。一般来说，它们从羟基化开始，然后是烷基侧链的裂解和吡啶核的打开，形成短链酸和矿化产物
图5 不同AOPs分解铵基离子液体和磷基离子液体的反应途径
图5展示了基于铵和膦的ILs的反应路径，并提出了涉及羟基化的降解过程，随后羟化产物分解为不同的中间体和矿化。大量研究表明，高级氧化工艺能够有效降解不同家族的离子液体。电氧化技术提供了最有效的离子液体去除，在某些情况下产生了90%以上的矿化。同时，作者列出了在这一领域未来研究中值得更详细关注的一些重要问题，包括确定水基质对AOPs性能的影响，加大对ILs家族研究的范围，在矿化方面提高化学AOPs的效率，开发更多活性更高的催化剂，探究不同降解方法的结合，对AOPs进行详细的经济分析等。Ismael F. Mena，西班牙马德里自治大学（Universidad Autonoma de Madrid）化学工程系博士、博士后，现为西班牙卡斯蒂利亚拉曼查大学博士后，主要从事化学反应工程和废水生物处理方面的研究，已发表十余篇学术论文。