氯消毒中有机防晒剂BP9的去除转化与风险评价

对典型有机防晒剂二苯甲酮-9（BP9）在氯消毒过程中的氧化反应进行研究,考察BP9初始浓度、余氯初始浓度、溶液pH值和氨氮浓度对反应的影响,探究BP9氯氧化降解机理,评估其生态风险.结果表明,在BP9初始浓度5mg/L、余氯初始浓度5mg/L的条件下,90s内BP9去除率达到91.3%,符合准一级反应动力学.降解速率常数随着BP9初始浓度及氨氮浓度增加而减小,随余氯初始浓度增大而增大,中性条件下有利于BP9氯氧化反应.基于HPLC-MS/MS和GC-MS解析出7种中间产物,提出可能降解路径.发光细菌毒性分析和ECOSAR预测均表明,BP9氯氧化反应生成了比母物质毒性更高的中间产物,对饮用水水质安全造成潜在风险.     

UV协同ClO2去除三氯生及其降解产物的研究

采用UV/Cl O2工艺对三氯生(TCS)的去除进行了研究,考察了初始p H、Cl O2投加量、TCS初始浓度、腐殖酸(HA)在UV/Cl O2联用工艺中对TCS降解的影响.研究表明,UV/Cl O2工艺可以有效去除TCS且具有协同作用,光强为6.5μW·cm-2、Cl O2投加量为0.5 mg·L-1和TCS浓度为300μg·L-1时,单独UV和Cl O2在1 min内对TCS的去除分别为5.23%和84.93%,UV/Cl O2联用工艺TCS在1 min内去除可达到99.13%.实验范围内(p H 6~9)随着p H的增大TCS去除率从99.4%升到99.63%;增大Cl O2投加量可以提高TCS的去除,Cl O2投加量从0.5~1.5 mg·L-1时TCS去除率由98.1%提高到99.89%;TCS初始浓度与去除率呈负相关,初始浓度从100~500μg·L-1时TCS去除率由99.98%下降到94.39%;低浓度的腐殖酸有利于TCS的去除,高浓度的腐殖酸则相反.GC/MS对TCS的UV、Cl O2和UV/Cl O2的降解产物分析表明,TCS的主要降解产物包括2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、2,7-二氯代二苯并-对-二英(2,7-DCDD)等.     

紫外活化过硫酸盐降解水中三氯蔗糖动力学和机制

以新兴污染物人工甜味剂三氯蔗糖（SUC）为对象,研究紫外活化过硫酸盐（UV/PS）对其的降解效果.考察UV光强、PS投加量、溶液初始pH值和阴离子浓度等因素的影响,解析UV/PS降解SUC过程中的降解产物并评估其生态毒性.结果表明,对比单一UV和单一PS,UV/PS降解SUC效果更为明显,SUC降解反应速率常数随光强、PS投加量增加而增大,中性条件更有利于SUC降解,背景离子NO₃^-和HCO₃^-对UV/PS降解SUC有一定的抑制作用,而Cl^-和SO₄^2-促进降解过程.基于高分辨质谱HRMS和GC-MS解析出16种中间产物,降解过程主要涉及羟基化、氧化和醚裂解等反应.发光细菌毒性实验和ECOSAR预测结果表明,UV/PS降解SUC过程中会产生毒性高于母物质的中间产物,对生态环境存在潜在威胁.     

UV/SPS降解水中三氯生的效能及动力学

采用短波紫外光激活过硫酸钠(UV/SPS)对水中三氯生(TCS)的去除进行了研究,考察了紫外光波长、紫外光强、过硫酸钠(SPS)投加量、pH值和腐殖酸(HA)等因素对TCS去除的影响,计算了自由基(·OH、SO_4~(·-))与TCS的二级反应速率常数及其对TCS去除的贡献值,鉴定了反应中主导自由基,对比了UV254/SPS和UV254/H_2O_2对天然水体中TCS的去除效果,GC/MS分析了TCS降解的中间产物及可能的降解路径.结果表明UV/SPS能有效去除TCS,紫外光波长为254nm,光强为11.5μW·cm-2,SPS浓度为1 mmol·L~(-1)时,100s后初始浓度为275μg·L~(-1)的TCS去除率可达98.15%,TCS降解过程符合拟一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.039 2 s~(-1).实验范围内TCS去除的速率常数随紫外光强(I)和SPS投加量的增加而增大,波长对TCS去除影响不显著,中性条件不利于TCS降解,HA对TCS去除具有抑制作用.·OH和SO_4~(·-)与TCS反应速率常数分别为7.62×109L·mol~(-1)·s~(-1)、9.86×109L·mol~(-1)·s~(-1),UV254/SPS中主导自由基为SO_4~(·-),其对TCS去除贡献率为97.63%.UV254/SPS工艺更能有效地去除TCS,其拟一级动力学常数K值是UV254/H_2O_2工艺的4.13倍.TCS降解过程中主要生成了2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、苯酚等中间产物.     

紫外活化过硫酸盐降解二苯甲酮-4的动力学影响及降解机理与风险评价

活化PS（过硫酸盐）氧化工艺对于降解水中新兴微污染物具有潜在应用价值.为研究活化PS体系对BPs（二苯甲酮类）有机防晒剂的降解性能,以BP4（二苯甲酮-4）为研究对象,采用UV/PS（紫外活化过硫酸盐）工艺降解BP4,比较单一UV、单一PS和UV/PS 3种工艺对BP4的去除效果,考察各因素对UV/PS工艺去除BP4动力学的影响,同时探究BP4降解机理并进行风险评价.结果表明:BP4降解过程符合准一级反应动力学模型;最佳PS投加量为1.0 mmol/L,反应30 min后BP4去除率可达94%,增加PS投加量或降低初始c（BP4）均可促进BP4降解,无机阴离子（HCO₃-和Cl-）对BP4降解均有抑制作用,酸性条件有利于BP4降解;基于HPLC-MS/MS鉴定出8种中间产物,并提出降解路径,费氏弧菌毒性试验和ECOSAR v1.10软件预测表明,UV/PS工艺降解BP4过程中生成的中间产物比母物质毒性更高.研究显示,UV/PS工艺可有效去除BP4,但其中间产物可能会造成潜在的生态风险,后续需进一步深入研究.      

UV/H2O2降解羟苯甲酮反应动力学及影响因素

有机防晒剂随着日常使用不断进入环境中,成为一类新兴污染物.考察了UV/H2O2工艺对典型有机防晒剂羟苯甲酮(BP-3)的水相光化学降解特征,并对BP-3降解反应的影响因素包括初始BP-3浓度、H2O2浓度、UV光强、共存阳离子和阴离子、叔丁醇和腐殖酸投加量等进行了研究.结果表明,BP-3的降解速率常数随初始BP-3浓度升高而降低,随着H2O2浓度增大而增高,随着UV光强增强而增大;阴离子会在一定程度上降低反应速率,阳离子中Fe3+会产生类芬顿反应,促进生成·OH,对降解反应有显著的促进作用,投加叔丁醇和腐殖酸皆会抑制降解反应进行.采用每一对数减小级电能输入(EEo)指标对UV/H2O2工艺的电能利用效率进行了评价,Fe3+的加入显著减小了EEo.研究不同因素对UV/H2O2工艺降解效果的影响,可对实际工程中采用UV/H2O2去除苯甲酮类有机防晒剂提供参考.     

UV/PS降解水中2,4-二氯苯酚及毒性评价研究

比较采用PS,UV/PS 2种工艺降解2,4-DCP的去除效果、一级反应动力学;考察不同氧化剂(PS)剂量、不同初始浓度的2,4-DCP、腐殖酸条件对该光解反应速率常数的影响以及采用发光菌青海弧菌-Q67来评价2,4-DCP和光解过程中间产物溶液对生态环境的毒性评价.实验结果表明,单独PS工艺光解2,4-DCP去除率仅有4%,而UV/PS光解2,4-DCP去除率高达96.4%,充分说明UV/PS工艺可高效去除2,4-DCP,且其反应基本遵循拟一级反应动力学,一级反应动力学常数为35.1×10~(-3)min~(-1).UV/PS降解2,4-DCP的降解率和反应速率常数随着氧化剂(PS)的增加而增大,随着2,4-DCP初始浓度增大而降低.随着腐殖酸初始浓度的增大,有先增大后变小的过程.毒性评价实验中,随着2,4-DCP光解45min,发光菌抑制率降低,溶液对环境毒性在降低,且从长期时间规律来看,同一氧化时间溶液对发光菌相对抑制率与发光菌接触时间没有关系.     

UV和UV/H2O2工艺对水中二嗪磷的降解

在低压汞灯（LPUV,253.7nm）光照条件下,研究了过氧化氢（H₂O₂）加入量对二嗪磷降解动力学、产物生成和降解途径的影响规律与作用机理.结果表明,二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解反应均符合准一级反应动力学,且反应速率常数（k）随H₂O₂加入量的增加而增大,H₂O₂加入量为0,5,10mg/L时的k分别为0.0234,0.0301,0.0341min-1.在UV光照处理条件下,二嗪磷水溶液中的溶解性有机碳（DOC）随H₂O₂加入量的增加而降低,但其矿化度均相对较低（光照120min时的DOC去除率均低于20%）.此外,UV光照处理时,H₂O₂的加入对二嗪磷光氧化降解产物的种类及生成量均存在显著影响.二嗪磷水溶液单独UV光照处理60min时检出了8种中间/降解产物,但经UV/H₂O₂工艺处理60min时仅检出了6种中间/降解产物,且不同H₂O₂加入量时的光氧化降解产物生成量或浓度及随UV光照处理时间的变化幅度与趋势均存在较大程度的差别.基于二嗪磷及其降解产物的定性、（半）定量分析结果,提出了二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解途径与机理.     

Photo-Fenton法降解水中新型污染物双氯芬酸及降解产物的毒性评价

研究了photo-Fenton反应对非甾体抗炎药双氯芬酸的降解和矿化.同时,探讨了H2O2、Fe2+初始浓度、pH值等因素对photo-Fenton反应的影响,确定了最佳操作条件,并进行了各种氧化法的比较.结果表明,对于UV/H2O2/Fe2+反应系统下双氯芬酸的降解,其降解速率受到反应条件的强烈影响.双氯芬酸初始浓度为20mg·L-1时,适宜操作条件是pH值为5,初始FeSO4浓度为5mg·L-1,初始H2O2浓度为200mg·L-1.在最佳条件下,各种氧化法的降解能力趋势为UV/Fenton>UV/H2O2>Fenton>UV.由于反应中有中间产物的生成,双氯芬酸的矿化过程要长于降解过程,其生物毒性也是随着反应的进行先增大而后减小.     

Ti/Ti4O7阳极电化学氧化降解水中的美托洛尔

等离子喷涂法制备了钛基亚氧化钛电极(Ti/Ti_4O_7),以该电极为阳极,研究了电化学氧化法对水中美托洛尔的去除效果.考察了电流密度(5~25 mA·cm~(-2))、极板间距(5~25 mm)和初始浓度(3~50 mg·L~(-1))对美托洛尔电化学降解效率的影响;分析美托洛尔电化学降解过程中溶液总有机碳(TOC)和毒性的变化,鉴别反应中间产物并计算其毒性.研究表明:Ti/Ti_4O_7阳极电化学降解美托洛尔反应符合一级反应动力学规律(R20.95),降解效率随电流密度的增大而增大,随极板间距和初始浓度的增大而减小;TOC去除率在反应40 min后可达56.5%;反应过程中产生了质合比为266、250、223和207的中间产物,造成美托洛尔溶液的生物毒性在电化学反应过程中先升高后下降.     

萘普生在氯消毒过程中的去除、转化与风险评价

药用活性化合物（PhACs）在氯消毒过程中生成消毒副产物的问题引起了广泛关注.以典型PhACs物质萘普生（NAP）为研究对象,考察各因素对游离氯与NAP反应的影响,探究NAP氯化机制并进行风险评估.结果表明,NAP氯化反应遵循一级反应动力学,NAP在氯化过程中的降解率和反应速率常数随着NAP初始浓度和氨根离子投加量的增加而降低,随着游离氯初始浓度的增加而增大,酸性条件下更有利于NAP的氯化反应.基于HPLC-MS/MS分析鉴定出5种含氯降解中间产物,并提出氯化NAP反应机制.ESCOAR风险预测和发光菌毒性分析表明氯化NAP过程中生成了毒性更高的中间产物,对饮用水安全可能构成潜在威胁.     

应用紫外/氯组合工艺去除微污染原水中氨氮的特性研究

针对饮用水中氨氮超标对环境造成的污染问题,采用紫外/氯组合工艺对饮用水中氨氮进行降解研究.结果表明,紫外/氯高级氧化工艺可以有效去除水中氨氮.一方面,自由氯和氨氮之间发生取代反应将氨氮转化为氯胺,254 nm紫外光可有效裂解N—Cl键,一氯胺在254 nm处的摩尔吸光系数为354 L·mol~(-1)·cm~(-1),量子产率为0.68 mol·E~(-1);另一方面,自由氯光解产生的自由基可直接氧化氨氮.随着紫外辐照剂量的增加,氨氮和总溶解性氮(TN)的浓度逐渐减少,当紫外辐照剂量达到1000 mJ·cm~(-2)时,氨氮(起始浓度2 mg·L~(-1))和TN的去除率分别为53%和35%,相比单独氯化条件下分别提高了20%和15%.随着Cl_2/N的增加,氨氮和TN的浓度逐渐减小,当Cl_2/N≥1.6时,紫外/氯组合工艺对氨氮的去除率接近100%,当Cl_2/N1.6时,紫外/氯工艺对TN的去除率相比单独氯化工艺提高了30%左右.此外,氨氮去除率随pH升高而增加,而TN去除率随pH升高而降低.本研究结果可为紫外/氯组合工艺在水厂中的实际应用提供有效的理论和技术支持.     

苯酚在氨氮体系中的氧化降解研究

研究了氨氮存在下次氯酸钠处理苯酚模拟废水的氧化特性,探讨了苯酚在氨氮体系中的反应途径。实验结果表明:在含氨氮的苯酚废水中加入次氯酸钠,氨氮将与苯酚发生竞争反应。折点加氯曲线表现为当氯与氨氮质量比由5.35上升到27.67时,氨氮去除率的变化趋势滞后;而余氯量则不断减小,没有折点出现。随着氨氮浓度增加,苯酚的氧化降解受到抑制:一方面,苯酚的去除率不断下降;另一方面,体系中检测到一系列氯酚中间产物,其生成量和种类先增加后减少。HPLC分析结果显示体系中生成的氯酚中间产物至少有2种(2-氯酚和4-氯酚),至多有5种(2-氯酚、4-氯酚、2,6-二氯酚、2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚)。其中,2-氯酚和4-氯酚是导致三卤甲烷产生的最有效前体物质,而2,6-二氯酚、2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚则是生成卤乙酸的高活性物质。实验结果对次氯酸钠处理含氨氮的难生化或有毒有机废水具有一定的参考价值。     

预氯化对管道生物膜净水效能影响及性能恢复

以环状膜生物反应器BAR模拟实际输水管道,研究了预氯化对管壁生物膜净水效能的影响及其性能恢复过程.结果表明:冲击性加氯后生物膜中异养菌数量迅速降低,几乎检测不出氨氧化细菌,然而,短时的冲击利于生物膜更新,增加了细菌生长潜能,恢复运行240h及144h之后预氯化生物膜中异养菌和氨氧化细菌数量均高于对照组.氯冲击明显降低了生物膜对氨氮的去除效果,余氯为0.5,1.5,3.0mg/L的BAR对氨氮去除率由对照组的79.01%分别降到32.10%、14.46%和9.88%,并出现了显著的亚硝酸盐氮积累,恢复运行120h和216h,管道生物膜即可恢复对氨氮和亚硝酸盐氮的去除效果.余氯量达到1.5mg/L时造成出水总磷浓度升高,恢复运行264h之后4台BAR对总磷的去除率均达到20%以上.氯对生物膜的氧化作用使得出水高锰酸盐指数升高,运行192h之后生物膜净水效果恢复.     

NaClO、UV及UV/NaClO消毒过程中TCC的去除特性及遗传毒性

采用NaClO、UV和UV/NaClO复合消毒等方式研究了三氯卡班（TCC）在消毒过程中的去除特性,考察了3种消毒方式中TCC溶液的遗传毒性变化,鉴定了TCC的降解产物并探讨了其降解机制,以UV/NaClO复合消毒为研究对象,考察了NaClO投加量、TCC初始浓度、溶液pH值和腐殖酸（HA）等因素对TCC去除的影响.结果表明,3种消毒技术对TCC的去除效果依次为UV/NaClO、UV、NaClO.消毒处理不同程度增加了TCC溶液的遗传毒性.LC-MS鉴定出了8种TCC的降解产物,降解途径主要为脱氯、加氯以及·OH/O^·氧化.UV/NaClO复合消毒对TCC的去除率在97%以上;TCC的去除与其初始浓度呈负相关;TCC的去除率随pH值的增大先升高后降低;低浓度的腐殖酸（HA）对TCC的去除有促进作用,高浓度则相反.     

UV工艺降解阿特拉津机理及对DBPFP的影响规律

对不同UV光氧化工艺降解水溶液中阿特拉津（ATZ）的动力学和机理,以及对后续氯化处理过程中溶液需氯量和消毒副产物生成势（DBPFP）的影响规律与机理进行了系统研究.结果表明,ATZ在不同UV光氧化工艺中的降解均符合准一级反应动力学.ATZ在单独UV辐照工艺中的去除效率相对较低;UV/H₂O₂工艺对ATZ具有相对较高的去除效率,且其去除率随H₂O₂浓度的增大呈现出先增加后降低的变化趋势;UV/TiO₂工艺降解去除ATZ的效率较单独UV辐照和UV/H₂O₂工艺低,ATZ在UV/TiO₂工艺中的降解与溶液透光率和氧化活性物种（ROS）生成量存在直接关系;UV/H₂O₂/TiO₂工艺中,ATZ的降解速率较UV/TiO₂工艺有所提高.ATZ水溶液经不同UV光氧化工艺预处理和氯化处理后,均检出了5种消毒副产物（DBPs）,其中三氯甲烷（TCM）和三氯丙酮（TCP）为主要氯化DBPs.本研究表明,在不同UV光氧化预处理过程中,ATZ具有不同的降解路径,进而对ATZ水溶液在后续氯化过程中的DBPPF产生显著影响.     

Formation and control of disinfection byproducts and toxicity during reclaimed water chlorination: A review

Chlorination is essential to the safety of reclaimed water; however, this process leads to concern regarding the formation of disinfection byproducts (DBPs) and toxicity. This study reviewed the formation and control strategies for DBPs and toxicity in reclaimed water during chlorination. Both regulated and emerging DBPs have been frequently detected in reclaimed water during chlorination at a higher level than those in drinking water, indicating they pose a greater risk to humans. Luminescent bacteria and Daphnia magna acute toxicity, anti-estrogenic activity and cytotoxicity generally increased after chlorination because of the formation of DBPs. Genotoxicity by umu-test and estrogenic activity were decreased after chlorination because of destruction of toxic chemicals. During chlorination, water quality significantly impacted changes in toxicity. Ammonium tended to attenuate toxicity changes by reacting with chlorine to form chloramine, while bromide tended to aggravate toxicity changes by forming hypobromous acid. During pretreatment by ozonation and coagulation, disinfection byproduct formation potential (DBPFP) and toxicity formation potential (TFP) occasionally increase, which is accompanied by DOC removal; thus, the decrease of DOC was limited to indicate the decrease of DBPFP and TFP. It is more important to eliminate the key fraction of precursors such as hydrophobic acid and hydrophilic neutrals. During chlorination, toxicities can increase with the increasing chlorine dose and contact time. To control the excessive toxicity formation, a relatively low chlorine dose and short contact time were required. Quenching chlorine residual with reductive reagents also effectively abated the formation of toxic compounds.