UV254消毒和高锰酸钾氧化对DOM光化学活性影响研究

作     者：孔雅倩 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈勇

授予年度：2021年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：UV254消毒 高锰酸钾氧化 溶解性有机物 腐殖质 活性物质 量子产率 

摘      要：溶解性有机物(DOM)在水环境中几乎无处不在。在太阳光照射下,DOM产生激发三线态(DOM)、单线态氧(O)、羟基自由基(OH)等活性物质,对水体微量污染物迁移转化具有重要作用。UV消毒和高锰酸钾氧化是水处理过程的常见工艺。DOM经过UV消毒和高锰酸钾氧化后其结构组成、分子量、官能团等理化性质会发生改变,进而可影响DOM光致活性物质的生成。但是,这两种水处理工艺对DOM光化学活性的影响尚不清楚。本文以污水处理厂二级出水有机物(Ef OM)、典型腐殖质(HS)以及天然有机物(NOM)为研究对象,通过尺寸排阻色谱(SEC)、紫外可见光谱(UV-Vis)和三维荧光光谱(3DEEM)对这些DOM经过UV消毒和高锰酸钾氧化后的理化性质变化进行表征,通过探针化合物对DOM光致活性物质的生成进行测定,并且对DOM的理化性质与光化学活性进行了关联分析。实验主要内容及结论如下:(一)UV消毒对DOM光化学活性的影响:(1)Ef OM和HS经过UV消毒后其芳香性、荧光强度及分子量降低。(2)模拟太阳光照射下,UV消毒后的Ef OM和HS样品其DOM的生成速率降低;O的生成速率和稳态浓度降低;OH的生成速率和稳态浓度升高。(3)UV消毒后Ef OM样品的三线态量子产率系数(f )和O的量子产率(Φ)增大,HS样品f 和Φ减小,Ef OM和HS样品OH的量子产率(Φ·)均增大。Ef OM和HS样品的Φ与f 均呈正相关,Ef OM样品的Φ·与f 呈正相关而HS样品的Φ·与f 呈负相关。(4)UV消毒前Ef OM和HS样品的f 、Φ和Φ·与E2/E3(254 nm与365 nm处吸光度比值)呈正相关;UV消毒后Ef OM和HS样品的Φ·与E2/E3仍呈正相关,Ef OM样品的f 和Φ与E2/E3呈正相关而HS样品的f 和Φ与E2/E3呈负相关。(二)高锰酸钾氧化对DOM光化学活性的影响:(1)NOM经过高锰酸钾氧化后其芳香度、荧光强度及分子量降低。(2)模拟太阳光照射下,NOM样品经高锰酸钾氧化后其NOM生成速率升高,而O和OH的生成速率和稳态浓度降低。(3)高锰酸钾氧化后,NOM样品的f 和Φ增大,Φ·减小。NOM样品的Φ与f 呈正相关,而Φ·与f 呈负相关。(4)对于未经高锰酸钾氧化的NOM样品,f 和Φ均与E2/E3呈正相关,经高锰酸钾氧化后各样品的f 和Φ与E2/E3仍呈正相关。