RESUMEN La oxidación selectiva no radical para mejorar la biodegradabilidad es una ruta atractiva para el pretratamiento de aguas residuales, pero el control molecular de la activación del peroximonosulfato (PMS) sigue siendo esquivo. Aquí informamos sobre un catalizador Fe-N 4 con coordinación de boro en la segunda capa (FeN 4 /B) sintetizado mediante autoensamblaje supramolecular. El B de la segunda capa impone una regulación electrónica de largo alcance y una alineación cooperativa del espín, desplazando el aducto Fe-PMS * a una configuración de espín alto y promoviendo la transferencia de carga interfacial permitida por espín. Concomitantemente, el enlace covalente B─H con PMS genera el intermediario clave SO 5 *, que canaliza la activación de PMS hacia oxígeno singlete. Este control estructural ofrece una selectividad de ≥96% para 1 O 2 con una constante de velocidad observada k obs = 1.64 min −1, una tasa de producción de 1 O 2 de 227 µmol L −1 min −1 y una conversión PMS-a-1 O 2 del 98%. FeN 4 /B degrada rápidamente 15 contaminantes altamente biotóxicos en 10 min y mantiene la actividad bajo fluctuaciones de pH, interferencias comunes de iones/DOM y en diversas aguas naturales. Implementado como un módulo ALICR-FeN 4 /B inmovilizado en hidrogel, el catalizador operó continuamente durante 168 h, aumentó la biodegradabilidad del efluente (DBO/DQO > 0.50), redujo la toxicidad aguda y disminuyó la carga del tratamiento biológico aguas abajo a un costo estimado de pretratamiento de ∼0.14 t −1. Estos resultados establecen la alineación cooperativa del espín como una palanca central de la ingeniería de segunda capa, conectando el diseño atomístico y el tratamiento de agua escalable para permitir un pretratamiento práctico y económicamente favorable basado en la conversión selectiva de PMS a 1 O 2.
Zhang et al. (Mon,) estudiaron esta cuestión.