VUV/UV/NaClO及UV/NaClO去除百里香酚:降解机制及水质影响因素

采用VUV/UV/NaClO及UV/NaClO工艺去除百里香酚(Tml),对比考察pH、CO_(3)^(2-)、NO_(3)^(-)和腐殖酸(HA)等因素对Tml去除的影响,鉴定识别Tml的降解产物并推测了降解途径,探究VUV/UV/NaClO工艺中反应溶液的急性毒性变化,通过反应溶液组分毒性鉴定评估结合ECOSAR软件模拟识别了毒性较大的产物。结果表明,UV/NaClO和VUV/UV/NaClO工艺中Tml的去除拟一级反应动力学常数kobs均随着pH的增大先减少后增加,且均在pH为7时达到最小,分别为0.183 6 min-1和0.554 7 min-1;CO_(3)^(2-)的存在有利于Tml的去除,在VUV/UV/NaClO工艺中,低浓度NO_(3)^(-)对Tml的去除有轻微抑制作用,高浓度则反之;而在UV/NaClO工艺中,NO_(3)^(-)的存在有利于Tml的去除;HA对Tml的去除有抑制作用。相同条件下不同水质因素对VUV/UV/NaClO工艺的促进或抑制更为显著,约为UV/NaClO工艺的1.05~3.57倍。VUV/UV/NaClO工艺中Tml主要发生了自由基的取代、加成和氧化分解反应,生成了氯代、醌和醛类中间产物。VUV/UV/NaClO处理后的溶液毒性呈先上升后下降再上升的趋势,生成的丙酸乙烯基酯和戊醛类等小分子有机物导致了反应后期反应溶液急性毒性增加。

UV/NaClO高级氧化法降解再生水中磺胺甲恶唑

为了提高再生水水质,采用UV/NaClO高级氧化法降解水中的磺胺甲恶唑(SMX),对比各种降解方法对SMX的去除效果,研究影响UV/NaClO降解SMX的因素,考察消毒副产物三氯甲烷(CHCl_3)的产生情况,研究SMX在实际再生水中的去除效果.研究表明,UV/NaClO降解SMX的速率常数是单独UV、单独NaClO、UV/H_2O_23种处理方法的3.9、60、2.5倍,降解的最佳pH为3～8;NaClO投量会影响去除效果,在SMX初始浓度为1μmol/L,pH为7.4的条件下,最佳投量为0.1 mmol/L;污水厂二级出水和水环境中普遍存在的腐殖酸会与SMX竞争活性自由基和光子,降低了SMX去除率;与单独NaClO处理相比,利用UV/NaClO工艺能够明显减少水中三氯甲烷的产生;SMX在实验室超滤机过滤后的自来水中的降解速率是在实际再生水中的6.8倍.

VUV/UV/NaClO工艺降解百里香酚协同效应及活性物质贡献

采用VUV/UV/NaClO与UV/NaClO工艺降解百里香酚(Tml),以协同因子(R)为评价指标,探究了NaClO浓度和pH对Tml去除及协同效应的影响;以硝基苯(NB)和苯甲酸(BA)为探针化合物,确定了不同工艺中HO·和Cl·的稳态浓度及其与Tml的二级反应速率常数;并对比了两种工艺中不同物质对Tml降解的贡献。结果表明,VUV/UV/NaClO与UV/NaClO工艺降解Tml均符合拟一级反应动力学,其一级动力学常数k_(VUV/UV/Cl)和k_(UV/Cl)分别为0.0113 s^(-1)和0.00479 s^(-1),且均与NaClO浓度呈正相关;VUV/UV/NaClO和UV/NaClO工艺对Tml的降解具有显著的协同效应,相应的协同因子(R_(VUV/UV/Cl)、R_(UV/Cl))随NaClO的浓度的增加及溶液pH的增大均先增加再降低;当NaClO浓度为0.3 mg·L^(-1)和pH=7时,R_(VUV/UV/Cl)和R_(UV/Cl)达到最大值,分别为1.9和2.1,对应的协同增效为90%和110%。VUV/UV/NaClO和UV/NaClO工艺中HO·的贡献率分别为42.7%和37.6%,Cl·的贡献率分别为42.4%和28.5%。两种工艺中HO·和Cl·均为主要贡献物质。

UV/H_(2)O_(2)和UV/NaClO工艺降解吉非罗齐的比较

对比了吉非罗齐(GEM)在UV/H_(2)O_(2)和UV/NaClO系统中的降解,两个高级氧化系统均可以有效降解GEM,与UV/H_(2)O_(2)相比,UV/NaClO对GEM的去除速率更快。在UV/H_(2)O_(2)和UV/NaClO系统内,目标物的降解速率随着氧化剂浓度的增加而加快,由于pH会影响OH的氧化能力和UV/NaClO系统内自由基的组成比例,因此溶液的p H对两个系统均有显著的影响,当溶液pH从5增加到11时,GEM在UV/H_(2)O_(2)系统和UV/NaClO系统内的k_(obs)分别从0.2115min^(-1)和1.3115min^(-1)降低到0.1064min^(-1)和0.2283min^(-1)。Cl^(-)和HCO_(3)^(-)可以稍微加快GEM在UV/NaClO系统内的降解速率,却减慢了GEM在UV/H_(2)O_(2)系统内的降解速率;HA可以通过竞争效应和滤光效应抑制GEM在两个系统内的降解,但由于HClO/ClO^(-)的摩尔吸光系数高于H_(2)O_(2),HA对GEM在UV/NaClO系统内降解的抑制效应较小。OH和Cl是UV/NaClO系统内降解GEM的主要氧化物种,GEM在两个高级氧化系统内降解过程主要包括羟基化、去甲基化、H提取和C—O键断裂步骤。经济效益评估可知,UV/NaClO系统比UV/H_(2)O_(2)系统更具有成本效益。

UV-LED/NaClO工艺降解尼泊金甲酯:不同活性物种的作用

采用UV-LED/NaClO工艺降解水中尼泊金甲酯(MeP),通过竞争动力学的方法确定了MeP与HO·、CO_(3)^(-)·的二级反应速率常数,考察了不同NaClO投加量、pH和腐殖酸(HA)浓度下不同活性物种对MeP去除的贡献,研究了共存Br^(-)对MeP矿化、消毒副产物(DBPs)生成和急性毒性变化的影响。结果表明,NaClO与UV-LED的协同效果要优于其他氧化剂,UV-LED/NaClO工艺降解MeP的拟一级动力学常数为0.0854 min^(-1)。MeP与HO·、CO_(3)^(-)·的二级反应速率常数分别为4.00×10^(9) L/(mol·s)和5.56×10^(8) L/(mol·s),UV-LED/NaClO工艺降解MeP时各活性物种的贡献率符合活性氯自由基(RCS)>HO·>NaClO>UV-LED的规律。弱酸性和中性条件有利于MeP降解,HA明显抑制了降解,NO_(3)^(-)、HCO_(3)^(-)和Br^(-)均不同程度促进了MeP降解。Br^(-)可以提高MeP的矿化,但会导致更多的DBPs生成,增加反应溶液的急性毒性。

UV-LED/NaClO工艺对水中对乙酰氨基酚的降解

采用NaClO、UV-LED和UV-LED/NaClO工艺去除水中的对乙酰氨基酚(AAP),考察了NaClO投加量、pH值和腐殖酸(HA)等因素对UV-LED/NaClO工艺去除AAP的影响,研究了UV-LED/NaClO去除AAP过程中OH·、UV-LED、NaClO和氯自由基RCS(Cl·,Cl2·^-,ClO·)的贡献值,评估了AAP降解过程中溶液急性毒性的变化.结果表明,UV-LED/NaClO可以有效降解.AAP.反应90min后,UV-LED、NaClO和UV-LED/NaClO工艺对AAP的去除率分别为4.42%、93.61%和100%.AAP的降解符合拟一级反应动力学模型(R^2=0.9967).AAP的去除随着NaClO投加量的增大而增加,中性条件有利于AAP的降解,HA对AAP去除具有抑制作用,HCO3^-和NO3^-可略微促进AAP的去除.当NaClO投加量为1mg/L,OH·、UV-LED、NaClO和RCS各组分对AAP去除的相对贡献率分别为0.82%、0.66%、33.78%和64.74%,UV-LED/NaClO工艺可以有效的降低溶液的急性毒性.

UV-LED/NaClO工艺降解水中邻苯基苯酚的活性组分贡献和影响因素

采用紫外发光二极管协同次氯酸钠(UV-LED/NaClO)工艺对水中邻苯基苯酚(OPP)去除进行研究,以硝基苯(NB)、苯甲酸(BA)和二甲氧基苯(DMOB)为探针物质,采用竞争动力学确定了UV-LED/NaClO工艺中HO·、Cl·和ClO·的稳态浓度及其与OPP的二级反应速率常数,研究OPP降解过程中不同组分的贡献,考察NaClO投加量和pH对OPP去除及不同组分贡献的影响。结果表明:UV-LED/NaClO可以有效降解OPP,其降解拟一级动力学常数为0.2752 min^(-1)(拟合优度R^(2)=0.9934)。当NaClO投加量为3 mg·L^(-1)时,HO·、Cl·和ClO·稳态浓度分别为1.22×10^(-13)、1.08×10^(-14)和1.38×10^(-12) mol·L^(-1),其与OPP的二级反应速率常数分别为1.86×10^(9)、1.33×10^(11)和2.18×10^(8) L·mol^(-1)·s^(-1),在此条件下NaClO、UV-LED、HO·、ClO·、Cl·及其他组分对OPP去除的相对贡献分别为22.17%、19.15%、5.01%、6.44%、31.13%和16.1%。Cl·、NaClO、UV-LED和其他组分对OPP去除贡献较大。中性条件有利于OPP的降解,ClO·的贡献随pH的增加而增大,而Cl·的贡献则随pH的增加而降低,HO·贡献几乎不受pH影响。增加NaClO投加量可以增大OPP的去除和ClO·的相对贡献,但HO·和Cl·的相对贡献则随NaClO投加量的增加而减小。

UV-LED/NaClO方法降解邻苯基苯酚过程中水质对自由基去除贡献的影响及产物毒性效应分析

为去除水中的邻苯基苯酚(OPP),以UV-LED/NaClO方法为降解手段,考察了CO_(3)^(2-)、NO_(3)^(-)、腐殖酸(HA)对OPP去除的影响,探究了HO·、UV-LED、NaClO和含氯自由基(Cl·、ClO·)等对去除贡献的影响,结合降解产物提出可能的OPP降解途径,采用毒性鉴定评估方法,筛选出毒性效应增强产物。结果表明:在pH=7.0±0.2、OPP初始浓度为3μmol·L^(-1)、NaClO=40.3 nmol·L^(-1)条件下,不同组分的去除贡献大小顺序为Cl·>NaClO>UV-LED>其他组分(CO_(3)^(-)·、Cl_(2)^(-)·、O^(-)·等)>HO·>ClO·,Cl·对OPP去除贡献最大为31.13%;当CO_(3)^(2-)和NO_(3)^(-)浓度由0增至1.0 mmol·L^(-1)时,拟一级反应速率常数(k_(obs))逐渐增大,Cl·的相对贡献分别降低30.05%和23.60%,其他组分的相对贡献分别增加72.10%和5.889%;HO·和ClO·的相对贡献随CO_(3)^(2-)投加量的增加,分别降低4.4%和5.4%,随NO_(3)^(-)投加量的增加,相对贡献分别增加16.9%和9.00%;随着HA质量浓度增加,OPP去除的抑制作用增强,不同组分的相对贡献率均不断降低,Cl·抑制效果最为明显,相对贡献率由31.3%降至25.4%;降解产物急性毒性和遗传毒性均呈现先上升后下降的趋势,并于3 min时达到最毒。由此可知:UV-LED/NaClO方法可以有效去除OPP,CO_(3)^(2-)和NO_(3)^(-)可促进OPP去除,而HA会抑制OPP去除;降解产物多数大于母体污染物,但延长反应时间可降解有毒物质;具有毒性效应增强的产物可能为P7(C_(12)H_(8)O_(2))和P12(C_(12)H_(8)O_(3))2种醛类产物。本研究结果可为进一步探究UV-LED/NaClO方法降解水环境中微污染物提供参考。