UV高级氧化/还原预处理对市政废水中消毒副产物的有效控制：基于FT-ICR-MS分析的分子机制研究

本文系统评估了UV高级氧化/还原工艺（UV-AOPs/ARPs）预处理市政废水的效能，通过傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR-MS）等先进技术揭示不同预处理工艺（UV/过硫酸盐、UV/过氧化氢、UV/亚硫酸盐）对已知/未知消毒副产物（DBPs）的差异化控制机制，为废水回用过程中的DBPs风险管控提供分子级解决方案。

　　

亮点

• UV/PS和UV/H₂O₂预处理对芳香族化合物降解效果显著

• UV/亚硫酸盐预处理对总有机氯（TOCl）去除率高达80.42%

• 未知DBPs分子数量减少31.54%-53.04%（UV < UV/亚硫酸盐 < UV/PS < UV/H₂O₂）

• 多氯代DBPs在UV/亚硫酸盐预处理中控制效果最佳

• 已知DBPs计算细胞毒性降低49.89%-81.25%

基于紫外可见光和三维荧光光谱的DOM整体转化

如图S2所示，所有预处理过程中UV₂₅₄的降低率随照射时间逐步增加。反应30分钟时，UV₂₅₄降低率分别达到：单独UV处理39.86%、UV/亚硫酸盐45.57%、UV/PS 66.64%、UV/H₂O₂ 68.89%，表明芳香族化合物及含C=C、C≡C键物质被有效去除或转化。值得注意的是，UV/PS和UV/H₂O₂预处理能快速大幅降低UV₂₅₄值...

结论

本研究采用整合分析策略评估了UV-AOPs/ARPs预处理控制市政废水中DBPs的效能。主要发现表明：与直接氯化相比，所有预处理均显著抑制了总有机氯（TOCl）、已知DBPs和未知DBPs的生成。其中UV/亚硫酸盐预处理对TOCl（80.42%）和已知DBPs（61.98%）的削减效果最佳，而UV/H₂O₂和UV/PS对未知DBPs的控制更具优势。研究结果为基于目标DBPs谱系选择最优预处理策略提供了分子层面的科学依据。