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
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能源环境保护
- 网络首发时间:2024-12-18 12:27:09
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作者
阮小雪 向滢颖 杨欣
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单位
中山大学环境科学与工程学院中山市科学技术协会南洋理工大学南洋环境水务研究院
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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。
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关键词
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
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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[2024-12-18].https://doi.org/10.20078/j.eep.20241105.