可见光发光二极管/氯协同水修复技术：降解纺织染料Basic Blue 41的机制、动力学模型及生态毒性评估

本研究针对纺织染料Basic Blue 41（BB41）的难降解问题，创新性地采用可见光发光二极管（V-LED）激活氯的协同体系（V-LED/chlorine），揭示了其在pH 7–9条件下的高效降解机制（kapp=0.0991 min?1），并通过动力学模型和自由基贡献分析证实·OH（69%）、ClO·（11.6%）和O3（13.6%）为关键活性物种。该技术实现了64%的矿化率，且降解产物显著降低生态毒性，为工业废水处理提供了绿色解决方案。

　　

纺织工业排放的染料废水对全球水污染贡献率达20%，其中Basic Blue 41（BB41）等难降解染料因含复杂芳香结构和高毒性，严重威胁水生生态系统。传统处理方法如吸附和光催化存在效率低、成本高等局限。为此，阿尔及利亚高等教育与科学研究部支持的研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表论文，首次将可见光发光二极管（V-LED）与氯结合，开发出高效降解BB41的新型协同体系。

研究采用V-LED（7500 K，18.2 mW/cm²）激活氯，通过自由基捕获实验、COPASI动力学模拟和植物毒性测试（Lepidium sativum发芽实验）系统评估降解效能。关键发现包括：

1. 协同机制与动力学特性
V-LED/chlorine体系在pH 9时表现出最高协同指数（SI=5.13），表观速率常数k_app达0.0991 min^?1，显著优于单一处理。动力学模型揭示活性物种生成顺序为O₃ > ClO· > ·OH > O·^?，有效速率常数k_effR1=8.57×10^?4 s^?1。

2. 自由基贡献与pH依赖性
自由基淬灭实验表明·OH主导降解（贡献69%），其次为ClO·（11.6%）和O₃（13.6%）。pH 7–9时协同效应最强，而酸性条件下氯直接氧化占优。

3. 矿化与生态安全性
2小时内实现64%矿化率，降解30分钟后的产物使Lepidium sativum种子发芽率提升，证实毒性显著降低。

该研究突破传统UV/chlorine对汞灯的依赖，首次证实可见光可高效激活氯降解顽固污染物，为工业废水处理提供低成本、环境友好的技术路径。Walid Stambouli等作者强调，V-LED的波长可调性与氯物种的pH敏感性结合，为复杂水质条件下定制化处理方案奠定理论基础。