2018年9月22日，《Chemical Engineering Journal》期刊在线刊发了徐乐瑾副教授和孟想硕士的研究论文，通讯作者为我系杨军教授，论文题目为“Dissolution and degradation of nuclear grade cationic exchange resin by Fenton oxidation combining experimental results and DFT calculations”，文章采用实验和DFT计算相结合的方法对Fenton氧化法降解核级阳离子交换树脂进行了详细研究。

废离子交换树脂是核电站产生的一种重要的放射性废物，对它的处理和处置至关重要。本文探究核级阳离子交换树脂的Fenton氧化过程，并考察了初始温度、H₂O₂用量、催化剂种类和浓度以及初始pH值对降解过程的影响。研究发现，初始温度增高和氧化剂H₂O₂增多可以促进阳离子树脂的分解，而初始pH增高则会抑制降解过程。此外，Fe²⁺催化效果优于Cu²⁺，最优Fe²⁺浓度为0.3 M。在初始温度为75 ℃、初始pH值为0.01、H₂O₂用量为200 mL、Fe²⁺为0.3 M的初始条件下，反应结束后树脂重量减少了73％。采用Co²⁺浸泡模拟废树脂进行降解实验，实验结果表明负载在树脂中的核素绝大部分浓缩在液体残余物中。分析表明，阳离子树脂的分解遵循两阶段一级动力学，由树脂颗粒的溶解（第一阶段）和随后的树脂溶液的降解（第二阶段）组成。结合紫外-可见吸收光谱、红外光谱及其相应的密度泛函理论（DFT）计算，树脂颗粒的溶解主要包括磺化芳环的脱磺酸过程和羟基自由基（·OH）对聚合物主链的氧化断裂过程；在树脂颗粒溶解后，氧化降解和矿化过程主要由·OH在水溶液中进行。

该工作得到国家自然科学基金（51708238）和国家自然科学基金千人计划青年人才专项基金（0222120003; 0214120048）的资助。还要感谢国家国防科技工业局（批准号：2017-1237）提供的财政支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.09.169