UV/氯高级氧化工艺研究进展

介绍了UV/氯工艺的反应机理,在此基础上着重介绍UV波长、自由氯浓度、pH以及水中背景物质对该工艺的影响,并阐述了水中污染物的降解机理。同时,对目前该技术的发展现状和现存问题以及发展方向做了总结与展望。

卡马西平在UV/氯高级氧化工艺中的去除、转化与毒性评价

UV/氯作为一种新型高级氧化工艺在新兴污染物控制领域引起了广泛关注.采用UV/氯工艺对典型抗癫痫药物卡马西平(CBZ)进行降解研究.比较单一UV、单一氯和UV/氯对CBZ的降解效果,考察了UV光强、余氯初始浓度、溶液初始pH值和氨氮浓度等因素的影响,解析CBZ在降解过程中的中间产物,提出降解机理,并评估生态风险.结果表明,UV/氯工艺的降解效果明显优于单一UV和单一氯.降解过程遵循准一级反应动力学.降解速率常数随UV光强和余氯初始浓度增大而增大,随氨氮浓度增加而减小,酸性条件更有利于降解过程.采用HRMS Orbitrap和GC-MS鉴定出10种CBZ降解中间产物,CBZ降解主要通过羟基化、氯取代和电子转移等反应实现.发光细菌毒性实验和ECOSAR预测均表明,CBZ在UV/氯工艺中会产生毒性高于母体的中间产物,对水质安全保障造成潜在风险.

不同光强中压汞灯在UV/Cl2降解对氯苯甲酸的影响研究

紫外光与氯氧化方法的发展是水处理技术中的一项重要进步。这种技术,被称为紫外光解氯(UV/氯),是一种新兴的高级氧化工艺(AOP)。它利用紫外光和氯气产生羟基自由基和活性氯,这些物质能够有效地降解水中的有机污染物。本论文中使用中压细管流紫外反应器来研究中压紫外结合氯对水中对氯苯甲酸的降解,并探讨不同因素对降解反应的影响。试验结果将与低压汞灯试验进行对比,从实验和理论的角度揭示中压汞灯效率较高的原因。

UV/氯降解铜络合物的特性与机理

本研究选取Cu-EDTA、Cu-NTA、Cu-柠檬酸和Cu-酒石酸4种典型的铜络合物来探讨UV/氯工艺在酸性和中性条件下降解重金属络合污染物的潜力,并以Cu-EDTA为代表物详细考察了[NaClO]0/[Cu]0(物质的量比)、初始溶液pH值和NO3^-、SO4^2-等共存物质对UV/氯破络性能的影响.结果表明,UV/氯对多种铜络合物具有高效的氧化破络能力,可将Cu浓度从初始的19.2 mg·L^-1降至1.0 mg·L^-1以下.在[NaClO]0/[Cu]0为60、初始溶液pH为3.0~5.0的条件下, UV/氯对Cu-EDTA的破络效果较好,Cu和TOC的去除率分别高于95%和70%,但共存的NO3^-、SO4^2-、Ca^2+和NOM对Cu-EDTA的破络有一定抑制作用.自由基捕获实验和竞争动力学研究结果表明,UV/氯通过HO·和Cl·两者的共同作用实现Cu-EDTA破络,在pH=5.0时的贡献分别为60%和40%.产物鉴定结果证明,Cu-EDTA降解为N-C键逐步断裂的脱羧过程,其中,-N-(CH2-COOH)2和-N-CH2-CH2-N-基团上的N-C键断开生成Cu-ED3A和Cu-NTA,分别贡献约80%和20%.UV/氯对实际络合铜废水仍具有良好的处理效果,Cu浓度由初始的20.4 mg·L^-1降至约1.0 mg·L^-1.

紫外/氯高级氧化降解典型抗生素磺胺二甲嘧啶的试验

以水体中存在的典型抗菌药磺胺二甲嘧啶(sulfamethazine,SMZ)为研究对象,基于紫外/氯(UV/氯)高级氧化方法,研究了SMZ的降解机制与转化路径。SMZ的降解符合拟一级反应动力学,其降解速率随SMZ初始浓度的升高而降低。采用Box-Behnken试验设计以及DOE响应分析,评估了SMZ降解的主要影响因素。结果表明,氯投加量是影响UV/氯降解SMZ速率的主控因素,其次为pH,二者的影响效应值分别为-22.82和12.06,其交互影响作用效应值仅为1.52,表明增加氯投加量或降低pH均对SMZ的降解有促进作用,但二者无明显相互促进或抑制的效果。质谱分析结果显示,SMZ降解过程产生了10种主要转化产物,基于前线轨道理论分析,明确了SMZ上的7号氮原子(N7)发生羟基和氯原子取代的反应路径,解析了取代产物的二次产物形成机制。

基于不同自由基的高级氧化技术对水中诺氟沙星的去除效果

抗生素在水中的赋存浓度较低,难以被常规的城市污水处理系统有效去除。考察了紫外光联合氯(UV/氯)、双氧水(UV/H2O2)、过硫酸盐(UV/PS)3种高级氧化体系对诺氟沙星(NFX)的去除效果。结果表明:UV/氯体系降解NFX相比于其他2种具有显著的高效性,当溶液初始pH为7、氯浓度为30μmol/L时,NFX在2 min内的去除率可达98.67%,相同氧化剂浓度下,UV/H2O2和UV/PS体系10 min内对NFX的去除率仅为41.41%和65.73%;对于UV/氯体系,NFX的去除率随氯浓度的升高而上升,同时考虑成本,最优氯浓度为30μmol/L;pH影响3种体系对NFX的去除速率,但效果不同,对于UV/氯体系,强碱性条件有利于NFX的去除,对于UV/H2O2和UV/PS体系,中性及弱碱性更有利于NFX的去除;水体基质Cl-对UV/氯体系去除NFX有抑制作用,但对UV/H2O2和UV/PS体系影响不大;HCO3^-对3种体系去除NFX均有抑制作用。

城市污水中残留纳米颗粒对氯化消毒副产物生成规律影响

为明确污水厂中频繁暴露的纳米颗粒(NPs)对消毒副产物(DBPs)生成规律的影响,以二级出水为底物,重点考察了氯消毒与UV/氯消毒过程中NPs存在浓度对DBPs生成的影响,并通过三维荧光光谱与紫外可见差分光谱分析NPs与二级出水中残留的有机物(EfOM)的络合情况。实验结果表明:3种NPs的存在降低了二级出水UV254与SUVA含量,并通过疏水作用络合EfOM,造成Zeta电位、荧光强度、紫外吸光光度下降。当nTiO_(2)、nAg、NZVI 3种NPs的存在浓度均为500μg/L时,在氯消毒过程中,三氯甲烷(TCM)、二氯已腈(DCAN)、一溴二氯甲烷(BDCM)生成量的减少量约是NPs存在浓度为10μg/L时的2~5倍。在UV/氯消毒过程中,nAg的存在导致TCM、DCAN生成量分别上升了2.18,1.53μg/L,对BDCM生成的影响不明显;nTiO_(2)的存在导致TCM、DCAN、BDCM生成量分别减少了4.09,2.02,2.15μg/L;NZVI的存在导致TCM、DCAN、BDCM生成量分别减少了2.36,1.3,1.16μg/L。实验通过研究污水厂残留NPs对DBPs生成机制的影响,为污水厂的安全运行提供数据支撑。