缓解碳酸根离子对臭氧化的抑制效应以强化O3/Ca(OH)2工艺中磺胺嘧啶的降解：影响因素、降解途径与机制

本研究创新性地提出O3/Ca(OH)2协同工艺，通过Ca2+沉淀碳酸根离子(CO32-)和OH-强化羟基自由基(•OH)生成，成功破解碳酸盐对臭氧氧化抗生素的抑制难题，为水环境中抗生素及化学需氧量(COD)的高效去除提供了技术支撑和理论依据。

　　

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Chemicals

磺胺嘧啶(SDZ)(98%)购自上海毕得医药科技有限公司。纯度95%的氢氧化钙(Ca(OH)₂)由阿拉丁试剂公司(上海)提供。硝酸钙(Ca(NO₃)₂, 98.5%)、氢氧化钠(NaOH, 96%)、硫酸亚铁铵(Fe(NH₄)₂(SO₄)₂·6H₂O, 99%)、硫酸(H₂SO₄, 98%)和重铬酸钾(K₂Cr₂O₇, 99.8%)采购自国药集团化学试剂有限公司。所有溶液均用超纯水配制。臭氧(O₃)由纯氧气通过臭氧发生器制得。

Production of carbonate ions in O₃ reaction system

为验证碳酸根离子(CO₃^2-)的存在，对O₃系统中的CO₃^2-浓度进行了监测。如图S2所示，臭氧系统中确实存在碳酸根离子，这证实了SDZ降解会导致CO₃^2-的产生。碳酸根离子浓度随时间推移而增加，这是因为SDZ被臭氧分子攻击后分解为小分子有机物。随着氧化反应的持续进行，SDZ最终被降解为二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。随后，碳酸根离子通过CO₂的溶解形成，从而在溶液中不断积累。

Conclusions

本研究首次采用O₃/Ca(OH)₂这种高效环保的处理工艺来去除液体中的SDZ。基于前期结果分析，在最佳Ca(OH)₂投加量0.9 g/L且不调节pH的条件下，O₃/Ca(OH)₂系统对SDZ和COD的最高去除率分别达到100%和94.15%。根据电子顺磁共振(EPR)分析，羟基自由基(•OH)被认为是主要的活性物种。可以得出结论，Ca²⁺对COD去除的贡献比例为...