中大新聞網(wǎng)訊（通訊員方晶云）近日，中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院方晶云教授應(yīng)邀在化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Accounts of Chemical Research上發(fā)表了關(guān)于水處理領(lǐng)域中紫外/氯體系自由基化學(xué)及其多功能應(yīng)用的綜述論文：“UV/chlorine process: An efficient advanced oxidation process with multiple radicals and functions in water treatment”。該論文通訊作者是方晶云教授，第一作者是中山大學(xué)郭愷恒博士和北京師范大學(xué)吳梓昊副研究員。
紫外/氯體系的水污染控制機(jī)制
化學(xué)污染物和病原微生物污染引起的水質(zhì)問(wèn)題一直是全球環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。紫外/氯體系是一種新型高級(jí)氧化技術(shù)(AOP)，該技術(shù)可同步產(chǎn)生廣譜、高活性羥基自由基(HO?)和選擇性強(qiáng)、高活性的鹵素自由基(Reactive Halogen Species, RHS)，如Cl?、ClO?和Cl2?-等。然而，人們對(duì)體系中高活性RHS缺乏認(rèn)識(shí)，原因在于缺乏在復(fù)雜水質(zhì)背景下精準(zhǔn)識(shí)別特定RHS的手段。同時(shí)，紫外/氯體系在處理含特定水體時(shí)存在副產(chǎn)物上升等負(fù)面效應(yīng)，限制了該技術(shù)應(yīng)用。
方晶云教授的研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于紫外/氯體系及其產(chǎn)生的RHS在水處理中的應(yīng)用，系列創(chuàng)新性研究成果獲得國(guó)內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。本綜述首先梳理了紫外/氯體系在實(shí)際水質(zhì)背景下光解機(jī)理和自由基化學(xué)，闡釋了紫外/氯體系應(yīng)用于不同類(lèi)型水質(zhì)背景下的衍生體系及其產(chǎn)生的新型自由基，揭示了RHS等新型自由基的種類(lèi)及其污染控制作用。然后，根據(jù)現(xiàn)有研究進(jìn)展總結(jié)了體系不同自由基氧化有機(jī)污染物的選擇性規(guī)律和氧化機(jī)理。主要反應(yīng)機(jī)理涉及奪氫、電子轉(zhuǎn)移和加成；RHS比HO?更具選擇性，與含有供電子官能團(tuán)的芳香類(lèi)污染物有較高的反應(yīng)活性，而與脂肪類(lèi)物質(zhì)反應(yīng)活性較弱。此外，RHS的選擇性也凸顯了其在病原微生物滅活方面的顯著優(yōu)勢(shì)。
HO?和RHS對(duì)含有不同官能團(tuán)的芳香類(lèi)和脂肪類(lèi)有機(jī)物的反應(yīng)速率
綜上，紫外/氯體系中不同活性物種的共存使該技術(shù)具有同步去除化學(xué)污染物和滅活病原微生物的能力，發(fā)揮氧化和消毒等多功能作用。然而，該技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)。論文從消毒副產(chǎn)物生成、毒性變化、成本能耗等角度指出了該技術(shù)的應(yīng)用潛力和局限，并進(jìn)一步提出污染物高效去除與副產(chǎn)物同步控制的調(diào)控策略。同時(shí)，鑒于紫外/氯可高效定向產(chǎn)生RHS，論文對(duì)該體系在跨學(xué)科領(lǐng)域(如化學(xué)合成、生命健康等)的交叉發(fā)展提出了前瞻性思考。
