紫外-氯的消毒效能及對典型有機(jī)物的氧化降解和機(jī)理研究.pdf

1、消毒作為保障水體生物安全的主要技術(shù)，與人類的健康息息相關(guān)。目前常用的消毒技術(shù)主要包括紫外消毒和氯消毒。但單獨(dú)紫外消毒沒有持續(xù)消毒能力，氯消毒對于芽孢等的消毒效果不佳，同時(shí)高投量的氯會(huì)增加消毒副產(chǎn)物的生成，因而亟需新的消毒技術(shù)以有效的滅活芽孢等并降低氯投量進(jìn)而減少消毒副產(chǎn)物的生成。紫外/氯作為兩者的組合技術(shù)，可對抗氯性的芽孢等有較好的協(xié)同消毒作用?；谝延械淖贤?氯技術(shù)產(chǎn)生大量的羥基自由基（HO-）和氯自由基（Cl-），本研究圍繞消毒和氧

2、化有機(jī)物展開一系列研究，探討了紫外/氯對微生物的消毒作用及對有機(jī)物的氧化降解作用，同時(shí)研究不同的檢測方式對于不同消毒方式的效果的檢測差異及不同的消毒方式對生物穩(wěn)定性的影響。
　　本文以紫外/氯為主要技術(shù)，以大腸桿菌，芽孢桿菌作為代表性微生物，以莠去津和碘代有機(jī)物為代表性的難降解有機(jī)物，研究了紫外/氯對微生物的協(xié)同消毒作用以及對目標(biāo)有機(jī)物的降解效率。研究發(fā)現(xiàn)對耐氯性的芽孢，紫外/氯能顯著增強(qiáng)對其消毒作用；而對于紫外和氯消毒都較敏感的

3、大腸桿菌，紫外/氯則并無顯著的協(xié)同效果。紫外/氯對微生物的協(xié)同消毒作用與在此過程中生成羥基自由基（HO-）和氯自由基（Cl-）有關(guān)。和單獨(dú)紫外相比，紫外/氯的消毒作用因其有余氯的存在而有了持續(xù)消毒能力，而和單獨(dú)的氯消毒相比，達(dá)到相同的消毒效果，紫外/氯所需較低的氯投量。紫外/氯可氧化水中的天然有機(jī)物，破壞其環(huán)狀結(jié)構(gòu)，改變其吸光度等，增加了其中的可同化性有機(jī)物的量。而利用不同的檢測方式對于消毒效果的檢測發(fā)現(xiàn)，不同的檢測方式對于同一消毒過程

4、的效果檢測有較大的差異，這與消毒方式及檢測方式的原理有關(guān)。傳統(tǒng)的平板檢測方法（HPC）是檢測只能在平板培養(yǎng)的微生物，三磷酸腺苷（ATP）檢測方法是檢測微生物體內(nèi)的代謝活性，流式細(xì)胞儀（FCM）檢測方法是檢測微生物的細(xì)胞完整性及酶活性等。水體消毒后存在的有活性但不可培養(yǎng)的（VBNC）的微生物使得不同的消毒方式有較大差異，也使得單獨(dú)使用傳統(tǒng)的HPC方法評估消毒效果有較大的風(fēng)險(xiǎn)。
　　紫外/氯對于難降解有機(jī)物的降解效率，影響因素及產(chǎn)物分

5、析研究發(fā)現(xiàn)，相比于單獨(dú)紫外降解作用，紫外/氯可有效降解ATZ，降解效率隨pH增加而降低，天然有機(jī)物的存在抑制ATZ的降解效率。在不同pH（5，7，9）條件下，紫外/氯與紫外/過氧化氫對ATZ的降解效率相當(dāng)。叔丁醇的加入可明顯抑制紫外/氯對ATZ的降解作用，這說明在此過程中生成的HO-和Cl-增強(qiáng)了對莠去津的降解。氯離子，堿度對于紫外/氯降解ATZ的效率均無明顯影響，硝酸根可在一定程度上增強(qiáng)對ATZ的降解作用。對ATZ氧化降解后的產(chǎn)物分析

6、發(fā)現(xiàn)，紫外/氯降解ATZ的產(chǎn)物和紫外/過氧化氫降解產(chǎn)物類似，只有少許不同，也未檢測到氯代產(chǎn)物的生成，即Cl-在降解ATZ過程中并未發(fā)生取代或加成反應(yīng)。但對3種主要初級產(chǎn)物的定量分析發(fā)現(xiàn)，相比于HO-氧化ATZ通過奪氫和加成反應(yīng)，Cl-氧化ATZ則傾向于電子轉(zhuǎn)移，因而生成較多的去乙基-ATZ（DEA）而較少的去異丙基-ATZ（DIA）。
　　紫外/氯比單獨(dú)紫外和單獨(dú)氯能顯著的增強(qiáng)對碘代有機(jī)物的氧化降解作用，并且紫外/氯對碘代有機(jī)物的

7、去除率在中性pH（pH7.0）條件下最大，酸性和堿性環(huán)境中其均對其有一定的抑制作用。競爭動(dòng)力學(xué)計(jì)算發(fā)現(xiàn)紫外/氯對碘代有機(jī)物的降解的增強(qiáng)作用主要是由于在此過程中生成的氯代自由基（Cl-和Cl2-）的作用。紫外/氯對碘代有機(jī)物的降解效率受天然有機(jī)物的抑制，而受氯離子和堿度的影響不大。在氧化碘代有機(jī)物的過程中，比較紫外/氯，紫外/過氧化氫和紫外在降解碘代有機(jī)物過程中的碘離子（I-）的濃度發(fā)現(xiàn)，在此三種降解方式中I-濃度基本類似，但紫外/氯過程