基于过硫酸盐(PS/PMS)的高级氧化技术,在处理工业废水和地下水时,如果水体中含有溴离子(Br⁻),存在生成致癌物溴酸盐和溴代有机副产物的环境风险。本研究系统对比了热活化、紫外活化和Fe²⁺活化PS三种方式。结果显示,热活化PS体系由于反应温度高,生成的溴酸盐最多;UV/PS体系次之;Fe²⁺/PS体系因Fe²⁺对SO₄·⁻的竞争消耗,且Fe²⁺本身能还原溴酸盐,生成的溴酸盐最少。在机理上,SO₄·⁻会氧化Br⁻生成溴原子(Br·),Br·进一步与Br⁻反应生成Br₂·⁻,最终通过一系列反应生成BrO₃⁻。同时,Br·和Br₂·⁻还会与有机物反应,生成有毒的溴代有机物。为控制这些副产物,研究提出了多种策略:1)降低pH可抑制BrO₃⁻的生成;2)向PS体系中加入H₂O₂,可捕获Br·,阻断其向BrO₃⁻的转化路径;3)使用能产生更多非自由基¹O₂或表面活化复合物的催化剂(如氮掺杂碳纳米管),可以从根本上避免BrO₃⁻和溴代有机物的生成。该研究为在富溴水体中安全使用基于硫酸根自由基的高级氧化技术,提供了重要的科学依据和风险控制指南。
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