中大新聞網訊（通訊員方晶云）近日，中山大學環境科學與工程學院方晶云教授應邀在化學領域權威期刊Accounts of Chemical Research上發表了關于水處理領域中紫外/氯體系自由基化學及其多功能應用的綜述論文：“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郭愷恒博士和北京師范大學吳梓昊副研究員。
紫外/氯體系的水污染控制機制
化學污染物和病原微生物污染引起的水質問題一直是全球環境領域的研究熱點。紫外/氯體系是一種新型高級氧化技術(AOP)，該技術可同步產生廣譜、高活性羥基自由基(HO?)和選擇性強、高活性的鹵素自由基(Reactive Halogen Species, RHS)，如Cl?、ClO?和Cl2?-等。然而，人們對體系中高活性RHS缺乏認識，原因在于缺乏在復雜水質背景下精準識別特定RHS的手段。同時，紫外/氯體系在處理含特定水體時存在副產物上升等負面效應，限制了該技術應用。
方晶云教授的研究團隊長期致力于紫外/氯體系及其產生的RHS在水處理中的應用，系列創新性研究成果獲得國內外同行的廣泛關注。本綜述首先梳理了紫外/氯體系在實際水質背景下光解機理和自由基化學，闡釋了紫外/氯體系應用于不同類型水質背景下的衍生體系及其產生的新型自由基，揭示了RHS等新型自由基的種類及其污染控制作用。然后，根據現有研究進展總結了體系不同自由基氧化有機污染物的選擇性規律和氧化機理。主要反應機理涉及奪氫、電子轉移和加成；RHS比HO?更具選擇性，與含有供電子官能團的芳香類污染物有較高的反應活性，而與脂肪類物質反應活性較弱。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勢。
HO?和RHS對含有不同官能團的芳香類和脂肪類有機物的反應速率
綜上，紫外/氯體系中不同活性物種的共存使該技術具有同步去除化學污染物和滅活病原微生物的能力，發揮氧化和消毒等多功能作用。然而，該技術也存在一定的缺點。論文從消毒副產物生成、毒性變化、成本能耗等角度指出了該技術的應用潛力和局限，并進一步提出污染物高效去除與副產物同步控制的調控策略。同時，鑒于紫外/氯可高效定向產生RHS，論文對該體系在跨學科領域(如化學合成、生命健康等)的交叉發展提出了前瞻性思考。
