工业废水和市政污水中普遍含有硝酸盐（NO₃⁻），其浓度通常在几十到几百mg/L。在传统的UV消毒或高级氧化工艺中，NO₃⁻常常被视为·OH的淬灭剂。然而，深入的光化学研究发现，UV照射NO₃⁻本身也会发生一系列光化学反应，生成羟基自由基（·OH）和活性氮物种（RNS，如·NO₂、NO·等）。这些RNS虽然氧化能力弱于·OH，但它们具有一定的亲电选择性，可以与富含电子的有机物（如酚类、苯胺类、部分抗生素）发生氧化或硝基化反应。因此，与其将水中的NO₃⁻视为废物，不如将其原位活化为一种可利用的氧化资源，用于去除水中微量有机物。这为建立无需额外投加化学氧化剂、仅靠UV和水中本底NO₃⁻的“自氧化”工艺提供了理论基础。

  本研究以磺胺吡啶（SPD）为靶标，在模拟的含硝酸盐废水中进行UV/NO₃⁻降解实验。结果表明，SPD在单独UV照射下降解很慢，但当水中存在硝酸盐时，降解速率显著加快，且与硝酸盐浓度呈正相关。通过添加甲醇和叔丁醇作为·OH的淬灭剂，以及对体系进行模拟计算，发现·OH是降解SPD的主要活性物种，贡献率约70%。剩余的降解贡献则主要来自·NO₂等RNS。添加硝基苯作为·OH的单一探针，定量了稳态·OH浓度在10⁻¹³mol/L量级，且与硝酸盐浓度和UV光强线性相关。

  有趣的是，水中的重碳酸盐（HCO₃⁻）虽然会淬灭·OH，但它同时也会与·NO₂反应，将·NO₂转化为选择性更强的碳酸根自由基（CO₃·⁻）。因此，碱度的存在并没有简单地抑制降解，而是改变了活性物种的构成。LC-MS/MS鉴定出了SPD降解的几种中间产物，包括苯环羟基化产物和硝基化产物。后者正是RNS攻击的直接证据。该研究揭示了UV/NO₃⁻体系作为一个天然的高级氧化“微反应器”在废水深度处理中的应用潜力，尤其是在富含硝酸盐的工业废水（如金属酸洗、光伏废水）的UV消毒或光处理过程中，原位利用NO₃⁻产生·OH和RNS，实现微量有机物的协同去除。

标签: