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研究速递| 臭氧混凝耦合体系中过度氧化抑制原理—有机中间产物与混凝剂的实时捕获配位行为
发布者: 金鹏康 | 2023-02-09 | 1199

近日,污水处理与资源化创新团队在臭氧混凝耦合体系方面的研究取得新进展,相关成果以《Unraveling the over-oxidation inhibition mechanism during the hybrid ozonation-coagulation process: Immediate entrapment and complexation between intermediate organic matter and coagulants》为题发表于环境领域著名期刊《Water Research》(IF=13.4)。金鑫副教授为论文第一作者,金鹏康教授为论文通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金和陕西省重点研发计划的资助。

臭氧混凝耦合体系中过度氧化抑制原理:有机中间产物与混凝剂的实时捕获配位

题目:Unraveling the over-oxidation inhibition mechanism during the hybrid ozonation-coagulation process: Immediate entrapment and complexation between intermediate organic matter and coagulants

期刊:Water Research(IF:13.4)

发表时间:2023年2月

第一作者:金  鑫 副教授

通讯作者:金鹏康 教授

文章创新点

  • 探明了臭氧混凝耦合体系中溶解性有机物的过度氧化抑制特性;

  • 揭示了臭氧混凝耦合体系中有机中间产物与混凝剂的实时络合特性;

  • 明确了臭氧混凝耦合体系中有机物和有机官能团的迁移转化规律;

  • 解析了臭氧混凝耦合体系中基于有机中间产物与混凝剂实时捕获配位行为的有机物过度氧化抑制原理。

图文摘要

文章简介

预臭氧-混凝工艺是传统的污水深度处理技术,但其仅能在较低的臭氧投加量下提升后续混凝工艺对溶解性有机物的去除效果,且臭氧投加量范围极小,如果不严格控制臭氧投加量,极易出现因有机物过度氧化导致溶解性有机物去除效率降低的现象,这对实际污废水深度处理造成了巨大挑战。金鹏康教授团队以溶解性有机物强化去除为目的构建的臭氧混凝耦合工艺(Hybrid Ozonation-Coagulation, HOC)在宽范围的臭氧投加量下具有较高的溶解性有机物去除效率,能有效抑制有机物的过度氧化。

针对臭氧混凝耦合体系中出现的有机物过度氧化抑制现象,本研究基于有机物过度氧化抑制特性、有机物与混凝剂络合特性以及有机物和有机官能团的迁移转化规律揭示了该体系中的有机物过度氧化抑制原理。高臭氧投加量下富含含氧官能团的小分子有机物过度积累是预臭氧-混凝体系中有机物过度氧化的主要原因。在臭氧混凝耦合体系中,臭氧在反应前期优先与有机物反应,而后与混凝剂发生SOC反应生成•OH,经臭氧/•OH氧化生成的有机中间产物与混凝剂之间存在实时捕获配位行为,该行为的存在促进了氧化中间产物产生后的实时去除,抑制了有机物的过度氧化。持续捕获配位的发生提高了体系的Zeta电位,促进了胶体聚合物的脱稳和沉降,强化了有机物的去除。

高碳数有机物(C21-)被氧化分解为C11-C20有机物,氧化产生的C11-C20有机物在生成后即因实时捕获配位机制的存在被混凝剂捕获到絮体中去除,实时捕获配位的存在阻断了C11-C20有机物继续氧化分解为C1-C10有机物的路径,避免了难凝聚低碳数有机物的积累,抑制了有机物的过度氧化。基于有机物与混凝剂之间实时捕获配位行为的有机物过度氧化抑制原理揭示,为该体系中溶解性有机物的强化去除和调控提供了新的理论依据。

1 不同臭氧投加量下预臭氧-混凝体系和臭氧混凝耦合体系对溶解性有机物的去除效果

2 Zeta电位分析

3 同步荧光分析

4 不同碳数有机物分布特性

5有机物在m/z 200-400之间的分布

6 有机中间产物和混凝剂之间的实时捕获配位机制

原文信息

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119692