在全规模页岩气废水处理过程中卤代有机化合物的形成与转化

《ACS ES&T Water》：Formation and Transformation of Halogenated Organic Compounds during Full-Scale Shale Gas Wastewater Treatment

本研究分析页岩气废水处理中卤代有机化合物（HOCs）的生成与转化机制，发现氯代物（Cl-HOCs）主要来自好氧反应器的芳香结构降解，而膜生物反应器（MBR）通过微生物介导的碘化反应（如+I–H等）形成碘代物（I-HOCs）。不同处理单元对DOM结构的选择性转化揭示了卤素取代反应的关键路径差异。

　　

本研究利用电喷雾离子化-傅里叶变换离子回旋共振质谱技术，探究了页岩气废水（SGW）处理过程中卤代有机化合物（HOCs）的形成与转化机制。页岩气废水含有高浓度的卤素和低分子量、低氧化态、低芳香性的溶解有机物（DOM），其中氯化卤代有机化合物（Cl-HOCs）为主要成分，这表明它们主要来源于地下井中。不同处理单元中HOCs的形成与转化模式显示出对特定DOM结构的选择性：好氧处理单元主要转化高度芳香性的脂类、富含羧基的脂环化合物（CRAM）以及多酚类物质，生成以Cl-HOCs为主的产物；而膜生物反应器（MBR）则促进了多种碘化卤代有机化合物（I-HOCs）的生成，这些化合物主要来源于 lignins/CRAM 类结构、多酚类以及高度不饱和的脂肪族化合物。质量差异网络分析进一步阐明了MBR中I-HOCs的微生物介导的形成途径，确定了关键的碘化反应类型，如 +I–H、+IO–H 和 +HIO。研究结果为页岩气废水处理过程中HOCs的形成与转化提供了重要见解，强调了碘化反应在MBR中的作用。