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潘丙才教授课题组在污水紫外高级氧化过程中有机质分子转化规律探究方面取得进展

北极星水处理网  来源:环境功能材料与水污染控制    2021/5/10 13:50:45  我要投稿  

北极星水处理网讯:全球水资源短缺形势日趋严峻,污水再生利用是解决这一问题的重要途径。污水水量大且相对较易处理,是污水再生利用的主要来源。

污水二级出水中内分泌干扰物、药物和个人护理品等微污染物可能会对人类健康和生态环境安全带来风险,为保障再生水的安全性还需对二级出水进行深度处理。

紫外高级氧化技术(UV-AOPs),如UV/H2O2、UV/过硫酸盐(UV/PS)和UV/氯(UV/Cl),在二级出水深度处理中有较好的发展前景。目前,众多模型污染物在UV-AOPs处理过程中的反应动力学、反应产物和反应机理等已被广泛研究,但真实二级出水中复杂溶解性有机质(DOM)在不同UV-AOPs处理过程中的分子转化规律还未有报道,相关技术对二级出水深度处理的适用性也不够清晰。

近期,潘丙才教授课题组利用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR-MS)和统计分析对污水二级出水中DOM在UV/H2O2、UV/PS和UV/Cl处理前后的分子转化规律进行了系统探究。

研究结果表明,三种UV-AOPs处理过程中共有的反应物数量较多,但每种处理过程中独有的反应产物数量较多。

与UV/H2O2和UV/PS相比,UV/Cl处理更易降解低H/C和高芳香指数(AImod)的物质,其反应产物的分子量也相对较低。三种处理过程中反应产物的O/C均高于前体物,表明这些过程均发生了明显的加氧反应。基于常见的24种UV-AOPs反应和统计分析,研究发现UV/H2O2处理过程中+3O反应数目最多,而UV/PS和UV/Cl处理过程中双羟基化反应(+H2O2)数目最多。

在氯化和UV/Cl处理过程中共鉴别出351种未知结构的氯代副产物(Cl-BPs)及312对相应的前体物/Cl-BPs。出水急性毒性与SUVA254、CHOS类物质具有显著相关性。

此外,UV/Cl处理过程对SUVA254和急性毒性的削减量最大,且该过程去除的物质数量最多,表明UV/Cl在二级出水的深度处理过程中具有一定的应用潜力。

这一研究有助于深入理解真实污水中DOM在不同自由基主导的UV-AOPs处理过程中的分子转化规律,并为选择合适的深度处理技术提供参考。

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上述研究成果以“Unravelling molecular transformation of dissolved effluent organic matter in UV/H2O2, UV/persulfate, andUV/chlorine processes based on FT-ICR-MS analysis”为题,近日发表于环境领域知名期刊Water Research(https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117158)。

课题组博士生张炳亮为该论文的第一作者,潘丙才教授为通讯作者。硕士生王雪凝、博士生方卓尧和汪舒、单超副教授和韦斯副教授为该论文的共同作者。研究得到了国家杰出青年基金和南京大学优秀博士研究生创新能力提升计划A项目的资助。


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