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溴离子对紫外/氯联用工艺中天然有机质转化和卤代副产物生成的影响

收稿日期:2024-09-23 修回日期:2024-11-12 接受日期:2024-11-14

DOI:10.20078/j.eep.20241105

摘要:紫外/氯联用作为一种高级氧化工艺,可利用其产生的多种活性物种去除微污染物和强化消毒效果。在此过程中,水体中存在的天然有机质(NOM)和溴离子会导致氯代和溴代消毒副产物的生成,从而对生态安全和人类健康构成潜在风险。由于检测技术的限制,之前的研... 展开+
摘要:紫外/氯联用作为一种高级氧化工艺,可利用其产生的多种活性物种去除微污染物和强化消毒效果。在此过程中,水体中存在的天然有机质(NOM)和溴离子会导致氯代和溴代消毒副产物的生成,从而对生态安全和人类健康构成潜在风险。由于检测技术的限制,之前的研究大多只关注常规消毒副产物,针对紫外/氯联用工艺中NOM在分子层面的转化以及未知卤代副产物生成的研究非常缺乏。本研究采用傅里叶变换离子回旋共振质谱技术(FT-ICRMS),从分子层面解析溴离子对紫外/氯联用工艺中NOM转化以及卤代副产物生成的影响。研究发现,紫外/氯联用工艺中,溴离子转化生成次溴酸和含溴自由基(例如Br·、BrO·、Br2·-和BrOH·-),使得NOM中更多的CHO化合物发生转化,特别是芳香性较高的物质,并生成主要为单宁酸类及富含羧基的脂环类CHO化合物。NOM经紫外/氯联用工艺处理后,共检出222个含溴化合物(CHOBr)。通过对其前体物的解析发现CHOBr化合物对应的前体物主要是NOM中O/C值较低或H/C值较高的物质,包括NOM中的木质素类似物、高度不饱和类和酚类化合物,而发生取代反应的前体物比发生加成反应的前体物的芳香值更低。此外,单独氯化生成的大部分CHOBr化合物会在后氯化阶段被去除,但紫外/氯生成的大量CHOBr化合物在后氯化阶段依然存在。从分子层面表征了紫外/氯联用工艺中新型含溴副产物的生成,并阐明了其前体物的转化机理。这些发现凸显了含溴副产物的重要性,并为该工艺在实际应用中需重视的问题提供了参考。  收起-

作者:

  • 阮小雪1,2
  • 向滢颖3
  • 杨欣1,*

作者简介

作者简介:阮小雪(1993—),女,山西运城人,博士研究生,主要研究方向为消毒副产物的生成。E-mail:ruan_nku@163.com
通讯作者:杨欣(1981—),女,河北石家庄人,教授,主要研究方向为新污染物的迁移转化、消毒副产物的生成与控制、溶解性有机质的转化与表征、化学氧化反应原理与过程等。E-mail:yangx36@mail.sysu.edu.cn

单位

  • 1.中山大学 环境科学与工程学院
  • 2.中山市科学技术协会
  • 3.南洋理工大学 南洋环境水务研究院

关键字

  • 紫外氯联用工艺
  • 天然有机质
  • 溴离子
  • 卤代消毒副产物
  • 傅里叶变换离子回旋共振质谱技术

基金项目

国家自然科学基金资助项目(22176225)

引用格式

阮小雪, 向滢颖, 杨欣. 溴离子对紫外/氯联用工艺中天然有机质转化和卤代副产物生成的影响[J/OL]. 能源环境保护: 1-13[2024-12-19]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20241105.

RUAN Xiaoxue, XIANG Yingying, YANG Xin. Effect of bromide ions on the transformation of natural organic matter and the formation of halogenated byproducts in the UV/chlorine oxidation process[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-13[2024-12-19]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20241105.


RUAN Xiaoxue, XIANG Yingying, YANG Xin. Effect of bromide ions on the transformation of natural organic matter and the formation of halogenated byproducts in the UV/chlorine oxidation process[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-13[2024-12-19]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20241105.


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