紫外線LED/チオ硫酸塩高度還元プロセスによる臭化物イオンの除去：メカニズム、影響因子、および応用

科学分野:

• 環境化学
• 水処理技術
• 高度酸化プロセス

背景:

• 臭化物イオンは、水処理におけるオゾン処理の副生成物であり、発がん性があります。
• 従来のUV/亜硫酸塩高度還元プロセス（ARP）は、酸性から中性pHでは非効率であり、水銀ランプを使用しています。
• 臭化物イオン除去のための、より効率的で持続可能な方法の必要性があります。

研究 の 目的:

• 臭化物イオン除去のためのUV発光ダイオード（UV-LED）ベースのARPの有効性を調査すること。
• 265 nmおよび280 nmのUV-LEDを用いた還元剤としてのチオ硫酸塩の評価。
• UV-LED/チオ硫酸塩プロセスとUV-LED/亜硫酸塩プロセスの性能比較。

主な方法:

• 265 nmおよび280 nmで発光するUV-LEDと、還元剤としてのチオ硫酸塩および亜硫酸塩を使用しました。
• 臭化物イオン分解効率を評価するために、pH 6.4 ± 0.1で実験を実施しました。
• 反応種を特定するために、電子常磁性共鳴およびスカベンジャー実験を採用しました。
• エネルギー消費量（オーダーあたりの電力）を測定しました。

主要な成果:

• UV-LED₂₆₅/チオ硫酸塩プロセスは、pH 6.4で臭化物イオンを100%除去しました。
• このプロセスは、擬一次反応速度定数1.3 × 10^-2 min^-1に従いました。
• UV-LED₂₆₅/亜硫酸塩は、臭化物イオンの分解を11.6%しか達成しませんでした。
• 水和電子と亜硫酸塩ラジカルが臭化物イオン分解の主要な種として特定されました。
• 最適な性能はpH 5.8-6.4で観察されました。
• チオ硫酸塩の用量が多いほど、除去効率が向上しました。
• 塩化物イオンと炭酸水素イオンがプロセスを妨害しました。
• エネルギー消費量は、既存のUV/亜硫酸塩プロセスと同等でした。

結論:

• UV-LED/チオ硫酸塩ARPは、特に酸性条件下で臭化物イオンを除去するための非常に効果的な方法です。
• このプロセスは、持続可能なUV放射源を使用し、酸性オゾン処理水と互換性があります。
• 本研究結果は、効率的で環境に優しい水処理のためのUV-LED技術の可能性を示しています。