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Water research2018Dec15Vol.147issue()

シミュレートされた飲料水と廃水におけるPPCPの分解におけるUV/塩素およびUV/H2O2プロセスの比較:速度論、ラジカルメカニズム、エネルギー要件

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
概要
Abstract

UV/H2O2およびUV/塩素プロセスによる医薬品およびパーソナルケア製品(PPCP)の劣化を、シミュレートされた飲料水と廃水の実用濃度で比較しました。純水では、UV/塩素プロセスは、中立条件下で調査された28 PPCPの中で16 PPCPの分解のためにUV/H2O2プロセスよりも優れたパフォーマンスを発揮しました。興味深いことに、UV/塩素アプローチは、同じ臼歯酸化剤の投与量でシミュレートされた飲料水と廃水におけるすべてのPPCPを除去するために、UV/H2O2アプローチよりも優れていました。酸化剤および/またはH2Oによるラジカルシンクは、純水中のUV/H2O2よりもUV/塩素で2〜3桁高かった。したがって、UV/塩素プロセスは、UV/H2O2よりも水および廃水マトリックスの影響を受けませんでした。UV/塩素では、CLO•の濃度は、純水よりも約3桁大きいと計算され、一部のPPCPを含むCLOの反応性は108m-1S-1>。Clo•は、廃水中の速度定数が1.8×104(mg L-1)-1 S-1で、排水有機物(EFOM)によって主に除去されました。一方、Br•、Br2• - 、clbr• - 、Co3などの二次ラジカルは、廃水のUV/塩素プロセスによるPPCP分解にさらに寄与しました。。UV/H2O2プロセスと比較して、UV/塩素プロセスは、シミュレートされた飲料水と廃水におけるPPCP分解のために、それぞれ3.5-93.5%および19.1%-98.1%の順序電気エネルギー(EE/O)を節約しました。

UV/H2O2およびUV/塩素プロセスによる医薬品およびパーソナルケア製品(PPCP)の劣化を、シミュレートされた飲料水と廃水の実用濃度で比較しました。純水では、UV/塩素プロセスは、中立条件下で調査された28 PPCPの中で16 PPCPの分解のためにUV/H2O2プロセスよりも優れたパフォーマンスを発揮しました。興味深いことに、UV/塩素アプローチは、同じ臼歯酸化剤の投与量でシミュレートされた飲料水と廃水におけるすべてのPPCPを除去するために、UV/H2O2アプローチよりも優れていました。酸化剤および/またはH2Oによるラジカルシンクは、純水中のUV/H2O2よりもUV/塩素で2〜3桁高かった。したがって、UV/塩素プロセスは、UV/H2O2よりも水および廃水マトリックスの影響を受けませんでした。UV/塩素では、CLO•の濃度は、純水よりも約3桁大きいと計算され、一部のPPCPを含むCLOの反応性は108m-1S-1>。Clo•は、廃水中の速度定数が1.8×104(mg L-1)-1 S-1で、排水有機物(EFOM)によって主に除去されました。一方、Br•、Br2• - 、clbr• - 、Co3などの二次ラジカルは、廃水のUV/塩素プロセスによるPPCP分解にさらに寄与しました。。UV/H2O2プロセスと比較して、UV/塩素プロセスは、シミュレートされた飲料水と廃水におけるPPCP分解のために、それぞれ3.5-93.5%および19.1%-98.1%の順序電気エネルギー(EE/O)を節約しました。

The degradation of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) by the UV/H2O2 and UV/chlorine processes was compared at practical concentrations in simulated drinking water and wastewater. In pure water, the UV/chlorine process performed better than the UV/H2O2 process for the degradation of 16 PPCPs among the investigated 28 PPCPs under neutral conditions. Interestingly, the UV/chlorine approach was superior to the UV/H2O2 approach for the removal of all PPCPs in simulated drinking water and wastewater at the same molar oxidant dosage. The radical sink by oxidants and/or H2O was 2-3 orders of magnitude higher in UV/chlorine than UV/H2O2 in pure water. Thus, the UV/chlorine process was less affected by the water and wastewater matrices than UV/H2O2. In UV/chlorine, the concentration of ClO• was calculated to be ∼3 orders of magnitude greater than that of HO• in pure water, and the reactivities of ClO• with some PPCPs were as high as > 108 M-1 s-1. ClO• was mainly scavenged by the effluent organic matter (EfOM) with a rate constant of 1.8 × 104 (mg L-1)-1 s-1 in wastewater. Meanwhile, secondary radicals such as Br•, Br2•-, ClBr•- and CO3•- further contributed to PPCP degradation by the UV/chlorine process in wastewater, whose concentrations were at least 2 orders of magnitude higher than that in UV/H2O2. Compared with the UV/H2O2 process, the UV/chlorine process saved 3.5-93.5% and 19.1%-98.1% electrical energy per order (EE/O) for PPCP degradation in simulated drinking water and wastewater, respectively.

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