陶瓷与聚合物膜在膜耦合O3 /UV杂化系统中去除医院废水中药物及个人护理品(PPCPs)的性能评估

本研究针对医院废水中药物及个人护理品(PPCPs)难降解问题，创新性结合超滤膜(PAN/α-Al2 O3 )与O3 /UV高级氧化技术(AOPs)，系统评估了生物预处理对杂化系统效能的影响。结果表明，生物处理后的废水(F-2)使总有机碳去除率达77.87%(PAN)和74.13%(α-Al2 O3 )，降解速率常数k1 显著提升，卡马西平降解最优，转化产物环境友好，为医疗废水处理提供新范式。

　　

随着全球化进程加速，医院废水中药物及个人护理品(PPCPs)等新兴污染物(CECs)对水环境的威胁日益凸显。这类物质具有持久性、生物累积性和潜在毒性，但传统污水处理厂往往缺乏针对性处理手段。更棘手的是，PPCPs在环境中可能转化为毒性更强的中间产物，直接威胁生态系统和人类健康。面对这一挑战，韩国环境产业技术院(KEITI)资助的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表重要成果，创新性地将膜分离技术与臭氧/紫外(O₃
/UV)高级氧化工艺(AOPs)耦合，为医疗废水处理提供了高效解决方案。

研究团队采用两种关键技术路线：物理分离选用0.01μm聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜和0.05μm氧化铝(α-Al₂
O₃
)陶瓷膜；化学氧化采用254nm紫外辐射配合1.5mg·L^-1
臭氧浓度。实验样本来自实际医院废水，分为未处理原水(F-1)和生物处理出水(F-2)两组对照。

化学试剂与膜材料
研究选用分析纯次氯酸钠(NaOCl)和盐酸(HCl)进行膜清洗，通过接触角测定证实膜表面疏水性变化与污染物吸附直接相关。

形貌与元素转化
场发射扫描电镜(FESEM)显示，处理F-1的膜结构发生显著形变，元素分析表明污垢层(含病原体和药物残留)是主因。α-Al₂
O₃
膜在F-1中通量下降最剧，印证了原水对膜材料的冲击效应。

性能评估
关键发现包括：生物预处理使PAN膜对总有机碳去除率提升至77.87%；降解速率常数k₁
排序为卡马西平>甲氧苄啶>阿替洛尔>对乙酰氨基酚>磺胺甲恶唑>咖啡因；α-Al₂
O₃
膜在F-2中表现最优，通量衰减较F-1降低38%。

环境意义
该研究证实杂化系统能有效阻断有毒中间产物的生成，转化产物环境友好。特别是生物预处理与陶瓷膜的组合，在保障处理效能的同时，显著降低运行能耗，为医疗废水处理工艺升级提供重要参考。

这项研究的突破性在于首次系统比较了膜材料在真实医疗废水环境中的性能演变规律，明确了生物预处理对杂化系统效能的增强机制。研究结果不仅为医院废水处理工艺选择提供科学依据，更为应对全球范围内CECs污染挑战提供了可推广的技术模板。韩国研究团队的工作标志着水处理领域向"精准截留-高效氧化"协同模式迈出关键一步，对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中清洁水供应具有重要实践价值。