Far-UVC 光解二氧化氯降解水中微量有机污染物：光源筛选、氧化路径与消毒副产物风险评估

作者：南京大学环境与健康研究院 殷冉课题组期刊：Journal of Hazard Materials（环境科学一区 TOP）发表时间：2025 年 12 月DOI：10.1016/j.jhazmat.2025.140774

摘要

二氧化氯（ClO₂）是饮用水、再生水处理主流低毒消毒剂，但其单独氧化体系对药品、内分泌干扰物等微量新型有机污染物去除能力有限，且消毒过程会生成亚氯酸盐、氯酸盐无机副产物，制约应用上限。本研究构建远紫外 222 nm（UV₂₂₂）协同二氧化氯高级氧化耦合体系，对比传统 UVA365 nm/ClO₂工艺，系统探究光源波长对自由基生成、污染物降解效率、无机副产物生成量及综合毒性的影响规律。

批次动力学实验结果表明：

1. UV₂₂₂/ClO₂体系可同步产生羟基自由基、二氧化氯自由基双重氧化活性物种，对卡马西平、双酚 A、布洛芬三类典型微量污染物去除速率是 UVA₃₆₆/ClO₂体系 2.7–4.1 倍；

2. 天然水体中硝酸盐、腐殖质共存条件下，UV₂₂₂可激发水体硝酸盐生成额外活性自由基，进一步强化污染物降解，而长波 UVA 无协同增效作用；

3. 副产物检测结果：同等二氧化氯投加量下，UV₂₂₂耦合体系亚氯酸盐、氯酸盐总生成量降低 32%，体系综合细胞毒性下降 28.6%，大幅降低水体消毒安全风险；

4. pH 5–9 常规饮用水水质区间内，UV₂₂₂/ClO₂工艺消毒稳定性不受水质酸碱度干扰，适配市政自来水、小区二次供水、工业循环水全场景。

机理表征证实：UV₂₂₂可直接光解 ClO₂分子，打破单一电子氧化路径，实现污染物深度矿化，减少中间还原型副产物积累。本研究为水厂二氧化氯消毒工艺升级、低副产物高纯二氧化氯消毒剂开发提供理论依据，对 GB 5749-2022 饮用水新标准下消毒工艺优化具备工程指导价值。

核心结论

1. 222 nm 远紫外协同二氧化氯显著提升难降解微量有机物去除效率，副产物更低；

2. 高纯二氧化氯原料可进一步降低亚氯酸盐、氯酸盐生成，保障出水安全；

3. 该工艺适配市政供水、二次供水、工业循环水，符合最新国标要求。