南开课题组研发新型水处理技术“剑指”消毒副产物

夏季是藻类高发期，水厂必须加大消毒剂的投量以杀灭细菌和藻类，这会导致水中危害人体健康的消毒副产物大幅增加。然而，常规的水处理工艺并不能将其有效去除。南开大学环境科学与工程学院一课题组研发了一种基于“催化臭氧氧化”的新型水处理技术，可降低消毒副产物生成近五成，且更加安全、高效、持久。

饮用水水源通常来自江、河、湖泊和水库水，然而这类水体大都呈现不同程度的富营养化，尤其是湖泊和水库水。一方面，藻类分泌的藻毒素和一些异嗅异味的物质会严重影响水质；另一方面，富营养化水中大量存在有机物、藻类及其代谢产物，在水处理过程中，会与消毒剂发生反应，生成消毒副产物。这类物质大多具有毒性和“致癌，致畸，致突变”的三致效应。

“富营养化水源消毒副产物的控制方法研究”由南开大学环境科学与工程学院副教授鲁金凤指导，5名本科生共同研究完成。催化臭氧氧化技术是基于臭氧氧化的高级氧化技术，臭氧在催化剂的作用下形成高活性羟基自由基，对消毒副产物的前体物（即与消毒剂反应生成消毒副产物的物质）有着很高的去除效率，而且无需向水中引入其它化学药剂，在富营养化水体的深度处理中有着广阔的应用前景。

“然而，目前对这种技术的研究还不够系统，水体中各因素对其控制效能的影响，以及催化剂的选择、制备和负载都有待于深入研究。”课题组成员冯瑛说。

通过大量实验和反复验证，课题组通过不同材料和方法制备出了5种金属氧化物催化剂，并筛选得出了效能最高的两种。随后，课题组还考察了不同水质条件和反应条件对控制效能的影响，通过实验室小试得到了催化臭氧氧化技术的pH值、臭氧投量、催化剂投量等最适反应条件。

“为了检验在实际水处理过程中的控制效能，我们将探索出的优势催化剂与最佳反应条件应用于连续流装置中进行反应。结果发现，6个月后，催化剂仍可有效降低消毒副产物。”冯瑛说。

课题组成员希望这种新型净水技术能够微型化，让普通家庭都可以使用。他们将制备出的催化剂负载到了不同载体上，制成中小型净水装置的滤芯和臭氧发生器配合使用。

控制消毒副产物对饮用水健康角度是非常重要的，我国新的饮用水水质标准也对三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物的浓度有明确的规定，催化臭氧氧化技术可以降低消毒副产物的生成潜能。

“目前该项目还处于实验室研究阶段，课题组还需要进行大量的研究。”项目指导老师鲁金凤说，“未来还要对实际水厂中使用时的方式、催化剂安全评价、催化剂在不同水质状况下的使用寿命、同步控制溴酸盐等臭氧氧化副产物等问题展开大量中试性研究，为饮用水安全保障做好技术储备工作。”

参与该项目的南开学生团队凭借这一成果，闯入第四届全国大学生环保大赛决赛，并获得大赛三等奖的好成绩。该赛事由中新天津生态城投资有限公司和北京彼得•德鲁克管理学院德鲁克青年社区共同主办，开办以来广受环保领域专家学者、科研人员、青年学生及环保企业关注。（通讯员 吴军辉）