潘丙才教授課題組在污水紫外高級(jí)氧化過(guò)程中有機(jī)質(zhì)分子轉(zhuǎn)化規(guī)律探究方面取得進(jìn)展
全球水資源短缺形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，污水再生利用是解決這一問(wèn)題的重要途徑。污水水量大且相對(duì)較易處理，是污水再生利用的主要來(lái)源。
污水二級(jí)出水中內(nèi)分泌干擾物、藥物和個(gè)人護(hù)理品等微污染物可能會(huì)對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境安全帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，為保障再生水的安全性還需對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行深度處理。
紫外高級(jí)氧化技術(shù)（UV-AOPs），如UV/H2O2、UV/過(guò)硫酸鹽（UV/PS）和UV/氯（UV/Cl），在二級(jí)出水深度處理中有較好的發(fā)展前景。目前，眾多模型污染物在UV-AOPs處理過(guò)程中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)產(chǎn)物和反應(yīng)機(jī)理等已被廣泛研究，但真實(shí)二級(jí)出水中復(fù)雜溶解性有機(jī)質(zhì)（DOM）在不同UV-AOPs處理過(guò)程中的分子轉(zhuǎn)化規(guī)律還未有報(bào)道，相關(guān)技術(shù)對(duì)二級(jí)出水深度處理的適用性也不夠清晰。
近期，潘丙才教授課題組利用傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（FT-ICR-MS）和統(tǒng)計(jì)分析對(duì)污水二級(jí)出水中DOM在UV/H2O2、UV/PS和UV/Cl處理前后的分子轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)探究。
研究結(jié)果表明，三種UV-AOPs處理過(guò)程中共有的反應(yīng)物數(shù)量較多，但每種處理過(guò)程中獨(dú)有的反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)量較多。
與UV/H2O2和UV/PS相比，UV/Cl處理更易降解低H/C和高芳香指數(shù)(AImod)的物質(zhì)，其反應(yīng)產(chǎn)物的分子量也相對(duì)較低。三種處理過(guò)程中反應(yīng)產(chǎn)物的O/C均高于前體物，表明這些過(guò)程均發(fā)生了明顯的加氧反應(yīng)。基于常見(jiàn)的24種UV-AOPs反應(yīng)和統(tǒng)計(jì)分析，研究發(fā)現(xiàn)UV/H2O2處理過(guò)程中+3O反應(yīng)數(shù)目最多，而UV/PS和UV/Cl處理過(guò)程中雙羥基化反應(yīng)(+H2O2)數(shù)目最多。
在氯化和UV/Cl處理過(guò)程中共鑒別出351種未知結(jié)構(gòu)的氯代副產(chǎn)物（Cl-BPs）及312對(duì)相應(yīng)的前體物/Cl-BPs。出水急性毒性與SUVA254、CHOS類物質(zhì)具有顯著相關(guān)性。
此外，UV/Cl處理過(guò)程對(duì)SUVA254和急性毒性的削減量最大，且該過(guò)程去除的物質(zhì)數(shù)量最多，表明UV/Cl在二級(jí)出水的深度處理過(guò)程中具有一定的應(yīng)用潛力。
這一研究有助于深入理解真實(shí)污水中DOM在不同自由基主導(dǎo)的UV-AOPs處理過(guò)程中的分子轉(zhuǎn)化規(guī)律，并為選擇合適的深度處理技術(shù)提供參考。
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”為題，近日發(fā)表于環(huán)境領(lǐng)域知名期刊Water Research（https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117158）。
課題組博士生張炳亮為該論文的第一作者，潘丙才教授為通訊作者。碩士生王雪凝、博士生方卓堯和汪舒、單超副教授和韋斯副教授為該論文的共同作者。研究得到了國(guó)家杰出青年基金和南京大學(xué)優(yōu)秀博士研究生創(chuàng)新能力提升計(jì)劃A項(xiàng)目的資助。
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