文献速递 | 重新回顾暴露于空气中的UV/亚硫酸盐工艺:还原脱氯和氧化矿化的氧化还原过程

文摘   其他   2024-11-22 08:23   北京  
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第一作者:Ge Song

通讯作者:周明华 教授

通讯单位:南开大学环境科学与工程学院

DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.160246









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2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)广泛存在于许多工业废水中,由于其毒性高,被认为是优控污染物。在这项工作中,我们提出了一种无曝气的UV/亚硫酸盐工艺,用于高效脱氯和增强矿化。与单独使用UV和单独使用亚硫酸盐相比,UV/亚硫酸盐体系对2,4-DCP的去除率(60 min内93.33%)和脱氯率(60 min内85.13%)均有显著提高,协同因子为6.59。无曝气的UV/亚硫酸盐体系比氮气曝气体系提高了矿化率(49.80%)。UV/亚硫酸盐是一个还原-氧化耦合过程,更适合中性和碱性条件。还原物质(水合电子和H)使2,4-DCP脱氯,形成脱氯产物,如对氯苯酚(4-CP)、邻氯苯酚(2-CP)和苯酚,这些产物被氧化物质(SO4•-)进一步矿化。在共存离子存在和不同水质条件下,UV/亚硫酸盐保持高效。该工艺也适用于脱除多种氯化有机化合物。无需曝气UV/亚硫酸盐工艺可实现高脱氯率和强化矿化,操作简单,成本低(1.78$·m-3阶-1),在去除难降解卤化有机污染物方面具有广阔且经济高效的应用前景。







图文摘要





同位素标记技术

图文导读

Fig. 1Comparison of 2,4-DCP removal (a), the degradation rate constant (b), the changes in DO (d) by different processes and chlorine equilibrium in UV/sulfite (c). Conditions: [2,4-DCP] = 50 mg/L, [Na2SO3] = 5 mM, pH = 7.



Fig. 22,4-DCP removal (a), the degradation rate constant (b), dechlorination efficiency (c) and TOC removal (d) with nitrogen aeration and without aeration (control). Conditions: [2,4-DCP] = 50 mg/L, [Na2SO3] = 5 mM, pH = 7.



Fig. 32,4-DCP removal (a), the degradation rate constant and dechlorination efficiency (b), consumption of sulfite (c) and formation of dechlorination intermediates phenol (d), 2-CP (e), 4-CP (f) by UV/sulfite process at different sulfite concentration. Conditions: [2,4-DCP] = 50 mg/L, pH = 7.




Fig. 42,4-DCP removal (a, d), the degradation rate constant (b, e), dechlorination efficiency (c, f) by UV/sulfite process at different pH and 2,4-DCP concentration. Conditions: [2,4-DCP] = 50 mg/L, [Na2SO3] = 5 mM, pH = 7.



Fig. 52,4-DCP removal (a), the degradation rate constant (b) and the change of DO (c) and pH (d) by UV/sulfite process at different aeration rate. Conditions: [2,4-DCP] = 50 mg/L, [Na2SO3] = 5 mM, pH = 7.








研究意义

本研究提出了无氮气曝气的UV/亚硫酸盐,其中还原和氧化共同作用。UV/亚硫酸盐体系对2,4-DCP的去除率远高于其它脱氯方法。此外,EE/O为6.62-21.43kw·h/m3/order,远低于其他脱氯方法。无曝气的UV/亚硫酸盐体系可实现高效脱氯,且矿化率高于氮气曝气体系。2,4-DCP通过还原自由基eaq-和H•来脱氯,产生脱氯产物,如2-CP、4-CP和苯酚,然后在氧化自由基SO4•-下进一步矿化,形成羧酸,如琥珀酸、富马酸和马来酸。本工作为利用还原-氧化耦合的UV/亚硫酸盐工艺提高污染物的脱氯效率和矿化提供了一种简单而经济的策略。
文献信息

Song, G.; Su, P.; Zhang, Q.; Wang, X.; Zhou, M. Revisiting UV/Sulfite Exposed to Air: A Redox Process for Reductive Dechlorination and Oxidative Mineralization. Science of The Total Environment 2023, 859, 160246. 

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.160246.



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