CN110282693A - 一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：(1)将待处理水样进行预处理；(2)在步骤(1)预处理后的水样中加入含有或者可以产生自由氯的溶液，调节pH值，进行紫外光催化氧化反应，去除水中的碘帕醇。与现有技术相比，本发明通过紫外/氯组合工艺过程，对反应水体pH值进行适当调节，即可快速降低水体中碘帕醇的含量，去除效果可到99％以上，操作简单、反应条件容易控制，容易实现工程应用，另外所使用的化学试剂和材料均为水处理用常规产品，未引入其它有毒有害物质，其安全性尤为突出，反应环境容易实现，室温条件下便可处理，有效提高该发明的可行性和可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法。
背景技术
显影剂在医学上被广泛用于软组织成像(例如器官、静脉、血管等)属于最惰性和高稳定性的个人护理品之一[1]。近年来，随着医疗技术的不断发展和应用，其临床实用性和普遍性越来越高。碘代显影剂(ICM)是苯环上2、4、6位上的三碘化衍生物，苯环上的其他位置则引入侧链可以增加水溶性以及降低毒性，主要分为离子型化合物和非离子型化合物，碘帕醇作为ICM非离子型的代表性物质，对其去除降解的研究具有极其重要的意义[2]。
据相关数据统计，ICM在全球范围内的年销售量约3500吨[3]。它们在人体内代谢稳定，能通过尿液或者粪便排出。在医疗临床废水中能够检测到高达数毫克每升的质量浓度，是因为目前的医疗废水主要是针对微生物病菌、有毒、辐射性污染物进行特殊工艺处理，对ICM的去除效果甚微[4]。同时，水处理厂排放、污泥处理与处置及土地征用和动物粪便排放等是ICM进入环境的主要方式。由于这种新型的环境污染物的极性较强，常规水处理工艺还不能有效地将其去除。
许多研究发现，在污水处理厂二级出水、地表水中也检测到了微克级显影剂，地表水中显影剂浓度可高达450ng/L。在ICM的众多种类当中，碘帕醇在各类水体中最常被检出，在原水、二级出水、地下水中的检出浓度分别高达2.7μg/L、15μg/L、2.4μg/L[5]。尽管ICM本身没有毒性，但由于其在自然水体环境中具有持久性，极有可能发生不完全转化，同时它们在水体中难降解性质有可能在水体中累积，从而对人体造成潜在的危害。而饮水处理工艺处理中的消毒环节，更可能有生成碘代消毒副产物的潜在风险。与氯代、溴代副产物相比，同类的碘代消毒副产物具有更高的基因和细胞毒性。同时，此研究发现与其它ICM相比，水体中的溶解性有机质更容易与碘帕醇结合生成碘代消毒副产物，以上的研究从各方面说明了碘帕醇的存在已经对饮用水安全产生了严重的威胁。
综合国内外研究结果表明，传统的污水处理工艺混凝-沉淀-过滤-消毒等对碘帕醇的去除效果较差，仅为52％[6]，在转化过程中碘代中间产物的形态和稳定性未知，由于碘代消毒副产物毒性很高，对水质影响很大，因此需要寻找有效的处理工艺降低其潜在的环境风险。根据有机碘化合物去除研究，常规工艺和先进的氧化工艺、吸附、混凝相结合方式中，人们发现氯胺工艺是最为有效和持久的方法之一。但是近年来，研究发现在氯胺使用过程中产生危害更大的含氮消毒副产物—亚硝胺、卤代硝基甲烷、卤代乙腈等，因此氯胺工艺的安全和实用性不高。国内外学者也在此基础上探索了几种碘帕醇去除方式，包括生物电化学还原去除(成本高)和用芬顿试剂(去除率低，仅41.5％)以及生物降解转化(周期长，去除率不稳定)等去除方法，但处理效果有限。因而如何快速高效去除以碘帕醇为主的难降解新兴污染物成为医用临床废水、生活污水及水源水的处理工艺中迫切需要解决的重要问题。
参考文献：
[1]Leusch F D L,Neale P A,Busetti F,et al.Transformation of endocrinedisrupting chemicals,pharmaceutical and personal care products duringdrinking water disinfection[J].Science of the Total Environment,2019,657:1480-1490.
[2]Dong H,Qiang Z,Richardson S D.Formation of Iodinated DisinfectionByproducts(I-DBPs)in Drinking Water:Emerging Concerns and Current Issues[J].Accounts of chemical research,2019,52(4):896-905.
[3]Hu C Y,Hou Y Z,Lin Y L,et al.Kinetics and model development ofiohexol degradation during UV/H2O2and UV/S2O82-oxidation[J].Chemosphere,2019,229:602-610.
[4]Paucar N E,Kim I,Tanaka H,et al.Ozone treatment process for theremoval of pharmaceuticals and personal care products in waste water[J].Ozone:Science&Engineering,2019,41(1):3-16.
[5]Postigo C,DeMarini D M,Armstrong M D,et al.Chlorination of sourcewater containing iodinated X-ray contrast media:Mutagenicity andidentification of new iodinated disinfection byproducts[J].Environmentalscience&technology,2018,52(22):13047-13056.
[6]Wendel F M,Lütke Eversloh C,Machek E J,et al.Transformation ofiopamidol during chlorination[J].Environmental science&technology,2014,48(21):12689-12697.
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法。
本发明通过投加一定量的氯并结合紫外照射同时作用快速高效去除碘帕醇，该方法简单实用，容易实现工程应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：
(1)将待处理水样进行预处理；
(2)在步骤(1)预处理后的水样中加入含有或者可以产生自由氯的溶液，调节pH值，紫外光照射进行光催化氧化反应，去除水中的碘帕醇。
进一步的，步骤(1)中预处理的方法为：将水样进行过滤，去除水中的悬浮物，提高紫外对水样的照射效果。
更进一步的，过滤方式为压力过滤，滤膜为0.45μm醋酸纤维膜，载气为99.99％的高纯氮，压力为0.1MPa。
进一步的，步骤(2)中：含有或者可以产生自由氯的溶液为次氯酸钠溶液，投加浓度为50-1000μM(以C12计)。
更进一步的，所述次氯酸钠溶液为水处理用药剂或分析纯试剂。
进一步的，步骤(2)中：通过H2SO4和NaOH调节pH为5.0-9.0。
进一步的，步骤(2)中：光照强度为2.43-9.72mW/cm2。
更进一步的，紫外光通过低压紫外汞灯产生，灯管平行照射反应液，紫外强度通过控制紫外灯的数量来调节。
进一步的，步骤(2)中：反应温度为24-26℃，反应时间为60-300s。
进一步的，步骤(2)中：加入含有或者可以产生自由氯的溶液前，加入10mM的磷酸盐缓冲溶液，使反应进行时水体的pH值不会发生明显的变化。
进一步的，步骤(2)中：反应过程中进行搅拌，搅拌速度为100-120r/min。
进一步的，本发明的方法用于医用临床废水、生活用水、水源水处理过程中去除碘帕醇。
本方法的原理为：紫外/氯工艺属于高级氧化技术[1]，UV光解自由氯(HOCl/OCl-)会产生羟基自由基(HO·)和氯自由基(Cl·)。HO·具有非选择性，以几乎扩散的速率与水体中的碘帕醇发生氧化降解反应，达到快速高效降解碘帕醇的目的。紫外/氯组合工艺可减少消毒的氯投加量，同时减少消毒副产物生成量，降低了生态环境风险。
HOCl/OCl-+hv→HO·+Cl·
HO·/Cl·+ICM→产物
另外，本发明中对反应温度要求不高，在室温下24-26℃进行，
本工艺的pH工况参数符合天然水体的pH范围，pH值的决定因素最主要的是水中游离二氧化碳和碳酸盐的平衡系统，大多数自然水体为中性到弱碱性，pH在6.0-9.0之间，因此本工艺能在实际水体中处理碘帕醇而不需要过多的后续调节pH，可以极大地降低在实际应用中的成本，节省操作时间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述方法结合紫外/氯组合工艺，通过对反应水体的pH值进行调节，即可快速降低水体中碘帕醇的含量，去除效果可到99％以上。
2、本发明所述方法操作简单、反应条件容易控制，容易实现工程应用，另外所使用的化学试剂和材料均为水处理用常规产品，未引入其它有毒有害物质，其安全性尤为突出。
3、本发明中反应环境容易实现，室温条件下便可处理，有效提高该发明的可行性和可操作性。
附图说明
图1为单独紫外照射、单独氯化和紫外/氯组合过程三种工艺对碘帕醇的去除效果对比图；
图2为不同次氯酸钠投加量下组合工艺对碘帕醇去除效果对比图；
图3为不同紫外强度下组合工艺对碘帕醇去除效果对比图；
图4为不同pH条件下组合工艺对碘帕醇去除效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实验所选择的典型有机碘化合物碘帕醇(碘帕醇，99.6％)购自美国USPharmacopeial Convention(Rockville，MD)。实验使用的浓硫酸、氢氧化钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠均为优级或分析纯试剂，购于国药集团化学试剂有限公司(上海)，实验所用次氯酸纳溶液(6％有效氯)购自于Sigma-Aldrich公司，使用前次氯酸钠的有效氯含量均采用DPD-AES法标定[2]。
实施例中设定碘帕醇初始浓度为10μM，能够更直观的表现紫外/氯工艺的有效性。
对比例1
单独氯化工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：
用超纯水配置碘帕醇的起始浓度为10μM，利用酸碱液调节碘帕醇溶液初始pH为7.0，向碘帕醇溶液中加次氯酸钠，投加量为[HOC1]0＝200μM(以C12计)，控制反应温度为25℃。
对比例2
单独紫外工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：
用超纯水配置碘帕醇的起始浓度为10μM，利用酸碱液调节碘帕醇溶液初始pH为7.0，对碘帕醇溶液进行紫外照射，并控制紫外照射强度为2.43mW/cm2，控制反应温度为25℃。
实施例1
紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：
用超纯水配置碘帕醇的起始浓度为10μM，利用酸碱液调节碘帕醇溶液初始pH为7.0，向碘帕醇溶液中加次氯酸钠，投加量为[HOC1]0＝200μM(以C12计)，同时进行紫外照射，控制紫外强度为2.43mW/cm2，控制反应温度为25℃。
单独氯化工艺(对比例1)、单独紫外工艺(对比例2)和紫外/氯化组合工艺(实施例1)中碘帕醇浓度随时间变化曲线如图1所示，可以看出不同工艺下碘帕醇的去除效果不同。紫外/氯同时作用可大幅提高碘帕醇的去除率。碘帕醇经300s氯反应后降解非常缓慢，出水和进水相比浓度基本无变化，证实了单独氯作用对碘帕醇没有明显的去除效果。碘帕醇在单独紫外工艺下迅速降解，是因为在紫外辐照下强氧化性的自由基物质等对碘帕醇进行氧化降解，但去除率仅为43.72％，在紫外/氯组合工艺处理碘帕醇300s后，去除率达97.54％。因此去除效果紫外/氯>紫外>氯化。在碘帕醇降解过程中紫外与NaClO有明显的协同作用，由此可知，紫外/氯联合技术用以处理水中碘帕醇为主的ICM是一种快速有效的处理工艺。
实施例2
一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：
用超纯水配置碘帕醇的起始浓度为10μM，利用酸碱液调节碘帕醇溶液初始pH为7.0，向碘帕醇溶液中加入次氯酸钠，分别控制投加量为[HOC1]0＝0μM、50μM、100μM、200μM、500μM、1000μM(以C12计)，同时进行紫外照射，控制紫外强度为2.43mW/cm2，在反应过程中控制反应温度为25℃，反应300s后碘帕醇去除率分别为43.72％、84.71％、96.16％、97.90％、98.10％、99.24％，详见图2。
从图2可以看出在紫外强度维持不变的情况下，随着氯量的不断增加，体系中会有更多的Cl2、HOCl/OCl-吸收光子发生降解产生更多的自由基从而加速碘帕醇的降解。在水体中存在自由氯的前提下，紫外辐照能够产生·OH和·Cl等自由基，而·Cl又可以与Cl-反应生成·Cl2 -[3]，在紫外/氯体系中，参与碘帕醇降解的主要活性物质是·OH和·Cl等自由基，随着氯浓度的不断增加，紫外辐照下发生进一步反应产生各种活性物质，会进一步促进碘帕醇的降解。
实施例3
一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：
用超纯水配置碘帕醇的起始浓度为10μM，利用酸碱液调节碘帕醇溶液初始pH为7.0，向碘帕醇溶液中加入次氯酸钠，投加量为[HOC1]0＝200μM(以C12计)，同时进行紫外照射，控制紫外强度分别为2.43mW/cm2、4.94mW/cm2、7.34mW/cm2、9.76mW/cm2，反应温度控制为25℃的试验条件下，反应300s后碘帕醇去除率均大于98％，详见图3。
由图3可知，随着紫外强度的增大，碘帕醇的光降解速率逐渐加快。紫外强度为9.76mW/cm2，当降解时间仅120s时碘帕醇的降解已超过98％。紫外降解碘帕醇的有效性正如预期，增强紫外辐射的强度会大大加快碘帕醇的光降解速率，紫外强度的增加提高了羟基自由基和氯自由基的生成速率，增加了反应的推动力，有效提高反应的速率和碘帕醇的去除率[4]。由于市场上低能的紫外灯相对便宜，紫外处理成本低廉且有继续降低的空间，并且与单独氯、单独氯胺等相比，紫外/氯对目标污染物的杀灭范围更广。紫外/氯过程中极大的减少了所需的加氯量，比单独氯工艺中消毒副产物的生成量低。本工艺既具有紫外快速降解的特征，又同时具有氯高效降解的性质，且经济实用，能在普通环境条件下进行，可以作为一种快速有效降解碘帕醇的处理工艺。
实施例4
一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：
用超纯水配置碘帕醇的起始浓度为10μM，利用酸碱液调节碘帕醇溶液初始pH分别为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的情况下，向碘帕醇溶液中加入次氯酸钠，投加量为[HOC1]0＝200μM(以C12计)，同时进行紫外照射，控制紫外强度为2.43mW/cm2，反应温度控制为25℃的试验条件下，反应300s后碘帕醇去除率分别为pH7.0＞pH8.0＞pH6.0＞pH9.0＞pH5.0，详见图4。
从图4可以发现，图中5条曲线分别表示pH为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0时相应的碘帕醇去除曲线，在紫外/氯过程中，在pH＝7.0的条件下，碘帕醇降解最快，经过240s即可去除99％以上。此外，虽然实验采用初始pH不同，经过降解实验后，五种不同pH工况条件下碘帕醇的去除效率均可达到90％以上，说明体系中pH的对反应不会产生明显抑制作用。调节pH对提高碘帕醇的去除效率有一定的影响，已有大量研究证实，溶液pH值的变化一方面可影响到氯的存在形态，从而也影响到氯与碘帕醇的反应机制[5]。总体上是中性pH下碘帕醇的去除率很好，而低pH下碘帕醇的去除率较低。当pH被控制在7.0-8.0左右时，碘帕醇去除率最高。天然水体的pH大约为7.2-8.5左右，因此在用本处理工艺处理实际水体时不需要额外调节pH，降低了工艺处理成本，且方便操作，可以广泛应用到水处理厂的实际运行中。
实施例5
一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：
取医用临床废水作为背景水样，将水样进行过滤，以去除水体中悬浮物，以提高紫外对水样的照射效果，采用0.45μm醋酸纤维膜做滤膜，过滤方式为压力过滤，载气为99.99％的高纯氮，压力为0.1MPa，过滤过程中同时搅拌。
向水样中加入次氯酸钠(NaC1O)溶液；投加浓度为500μM(以C12计)，调节反应液pH＝7.0。同时进行紫外照射，控制紫外强度为9.72mW/cm2，控制温度为24℃，反应300s，使得水中碘帕醇得到有效降解，其去除率超过90％。
实施例6
一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，具体步骤如下：
取长江原水作为背景水样，将水样进行过滤，以去除水体中悬浮物，提高紫外对水样的照射效果，采用0.45μm醋酸纤维膜做滤膜，过滤方式为压力过滤，载气为99.99％的高纯氮，压力为0.1MPa，过滤过程中同时搅拌。
向水样中加入次氯酸钠(NaC1O)溶液；投加浓度为500μM(以C12计)，调节反应液pH＝7.0。同时进行紫外照射，控制紫外强度为9.72mW/cm2，控制温度为26℃，反应300s，使得水中碘帕醇得到有效降解，其去除率超过90％。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
参考文献：
[1]Huang N,Wang T,Wang W L,et al.UV/chlorine as an advanced oxidationprocess for the degradation of benzalkonium chloride:synergistic effect,transformation products and toxicity evaluation[J].Water research,2017,114:246-253.
[2]Abou-Elela S I,Hellal M S,Aly O H,et al.Decentralized waste watertreatment using passively aerated biological filter[J].Environmentaltechnology,2019,40(2):250-260.
[3]Zhou S,Zhang W,Sun J,et al.Oxidation Mechanisms of the UV/FreeChlorine Process:Kinetic Modeling and Quantitative Structure ActivityRelationships[J].Environmental science&technology,2019,53(8):4335-4345.
[4]Lee J E,Kim M K,Lee J Y,et al.Degradation kinetics and pathway of1H-benzotriazole during UV/chlorination process[J].Chemical EngineeringJournal,2019,359:1502-1508.
[5]Zou X Y,Lin Y L,Xu B,et al.Enhanced ronidazole degradation by UV-LED/chlorine compared with conventional low-pressure UV/chlorine at neutraland alkaline pH values[J].Water research,2019,160:296-303.
Claims (10)
1.一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将待处理水样进行预处理；
(2)在步骤(1)预处理后的水样中加入含有或者可以产生自由氯的溶液，调节pH值，紫外光照射进行光催化氧化反应，去除水中的碘帕醇。
2.根据权利要求1所述的一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，步骤(1)中预处理的方法为：将水样进行过滤，去除水中的悬浮物。
3.根据权利要求2所述的一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，过滤方式为压力过滤，滤膜为0.45μm醋酸纤维膜，载气为99.99％的高纯氮，压力为0.1MPa。
4.根据权利要求1所述的一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，步骤(2)中：含有或者可以产生自由氯的溶液为次氯酸钠溶液，投加浓度以Cl2计为50-1000μM。
5.根据权利要求1所述的一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，步骤(2)中：调节pH为5.0-9.0。
6.根据权利要求1所述的一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，步骤(2)中：光照强度为2.43-9.72mW/cm2。
7.根据权利要求1所述的一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，步骤(2)中：紫外光通过低压紫外汞灯产生，灯管平行照射反应液。
8.根据权利要求1所述的一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，步骤(2)中：反应温度为24-26℃，反应时间为60-300s。
9.根据权利要求1所述的一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，步骤(2)中：加入含有或者可以产生自由氯的溶液前，加入10mM的磷酸盐缓冲溶液。
10.根据权利要求1所述的一种紫外/氯组合工艺去除水中碘帕醇的方法，其特征在于，步骤(2)中：反应过程中进行搅拌，搅拌速度为100-120r/min。
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|---|---|
| CN (1) | CN110282693A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220024793A1 (en) * | 2020-07-24 | 2022-01-27 | Crystal Clear Environmental Pte. Ltd. | Oxidation system and process for photocatalytic induced polymerization of aromatic compounds |
| CN114636782A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-06-17 | 中山大学 | 一种测定不同自由氯与反应物的二级反应速率常数的方法 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1733624A (zh) * | 2005-06-28 | 2006-02-15 | 天津大学 | 集光催化氧化反应－膜分离处理抗生素制药工业废水的方法 |
| CN101734750A (zh) * | 2008-11-19 | 2010-06-16 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种基于紫外光强化电化学深度处理垃圾渗滤液的方法 |
| CN102381740A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-03-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法 |
| CN103523900A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-01-22 | 中山大学 | 一种紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法 |
| CN103601325A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-26 | 同济大学 | 一种去除水中罗硝唑的方法及装置 |
| CN104944565A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-09-30 | 北京科技大学 | 一种新型等离子环境下多种自由基协同作用水处理方法 |
| KR20150122876A (ko) * | 2014-04-23 | 2015-11-03 | 한국건설기술연구원 | 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 |
| CN108217834A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-06-29 | 北京师范大学 | 产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法 |
| CN108358274A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-03 | 中山大学 | 一种去除水体中微污染物的方法 |
| CN108423745A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-08-21 | 中山大学 | 一种太阳光和氯联用去除水中微生物和有机污染物的水处理方法 |
| CN108911025A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-30 | 中山大学 | 一种去除微污染物的水处理方法 |
| CN109293081A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-02-01 | 上海电力学院 | 一种降解饮用水中碘代造影剂的方法 |
| CN109293103A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-01 | 上海电力学院 | 一种去除水中碘代x射线造影剂的方法 |
| CN209143765U (zh) * | 2018-11-26 | 2019-07-23 | 大连宇都环境工程技术有限公司 | 一种紫外协同双氧水高级氧化反应器 |
-
2019
- 2019-07-31 CN CN201910698509.0A patent/CN110282693A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1733624A (zh) * | 2005-06-28 | 2006-02-15 | 天津大学 | 集光催化氧化反应－膜分离处理抗生素制药工业废水的方法 |
| CN101734750A (zh) * | 2008-11-19 | 2010-06-16 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种基于紫外光强化电化学深度处理垃圾渗滤液的方法 |
| CN102381740A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-03-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于过硫酸盐/光联用去除水中含氮消毒副产物的方法 |
| CN103523900A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-01-22 | 中山大学 | 一种紫外光和自由氯联用去除水中微污染物的方法 |
| CN103601325A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-26 | 同济大学 | 一种去除水中罗硝唑的方法及装置 |
| KR20150122876A (ko) * | 2014-04-23 | 2015-11-03 | 한국건설기술연구원 | 조류-기인 유해물질을 제거하기 위한 염소-자외선 복합산화 수처리장치 및 이를 이용한 염소 주입량과 자외선 강도 가변제어 방법 |
| CN104944565A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-09-30 | 北京科技大学 | 一种新型等离子环境下多种自由基协同作用水处理方法 |
| CN108358274A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-03 | 中山大学 | 一种去除水体中微污染物的方法 |
| CN108423745A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-08-21 | 中山大学 | 一种太阳光和氯联用去除水中微生物和有机污染物的水处理方法 |
| CN108217834A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-06-29 | 北京师范大学 | 产活化过硫酸盐产碳酸根自由基去除含氨氮废水的方法 |
| CN108911025A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-30 | 中山大学 | 一种去除微污染物的水处理方法 |
| CN209143765U (zh) * | 2018-11-26 | 2019-07-23 | 大连宇都环境工程技术有限公司 | 一种紫外协同双氧水高级氧化反应器 |
| CN109293103A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-01 | 上海电力学院 | 一种去除水中碘代x射线造影剂的方法 |
| CN109293081A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-02-01 | 上海电力学院 | 一种降解饮用水中碘代造影剂的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| XI ZHAO ET AL.: "Degradation of iopamidol by three UV-based oxidation processes:Kinetics, pathways, and formation of iodinated disinfection byproducts", 《CHEMOSPHERE》 * |
| XIUJUAN KONG ET AL.: "Comparative investigation of X-ray contrast medium degradation by UV/chlorine and UV/H2O2", 《CHEMOSPHERE》 * |
| 张杰: "碘代消毒副产物生成机理和预测模型的研究", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220024793A1 (en) * | 2020-07-24 | 2022-01-27 | Crystal Clear Environmental Pte. Ltd. | Oxidation system and process for photocatalytic induced polymerization of aromatic compounds |
| CN114636782A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-06-17 | 中山大学 | 一种测定不同自由氯与反应物的二级反应速率常数的方法 |
| CN114636782B (zh) * | 2022-04-07 | 2023-11-24 | 中山大学 | 一种测定不同自由氯与反应物的二级反应速率常数的方法 |
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Application publication date: 20190927 |