近日，工學(xué)院青年教師張銀巧和清華大學(xué)王玉玨教授等合作在環(huán)境水處理頂級(jí)刊物Water Research（IF:11.4）上發(fā)表了題為Removal of antibiotic resistant bacteria and antibiotic resistance genes by an electrochemically driven UV/chlorine process for decentralized water treatment的研究。工學(xué)院張銀巧副研究員為本論文的第一作者，清華大學(xué)王玉玨教授為本文的通訊作者，中國(guó)藥科大學(xué)為第一通訊單位。
為解決傳統(tǒng)UV/Cl2技術(shù)中次氯酸鈉溶液運(yùn)輸、存儲(chǔ)和管理存在的風(fēng)險(xiǎn)，論文通過(guò)電解水體中普遍存在的氯離子來(lái)原位產(chǎn)生自由氯，產(chǎn)生的自由氯在UV照射下產(chǎn)生 ?OH和一系列活性氯自由基，從而實(shí)現(xiàn)分散式水處理系統(tǒng)中抗性的去除。
論文首先建立了紫外/氯(UV/Cl2)和電驅(qū)動(dòng)的紫外/氯技術(shù)(E-UV/Cl2)體系的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型，采用Kintecus軟件擬合出不同條件下自由氯和各種自由基的暴露量。在相同的自由氯暴露量下，UV/Cl2和E-UV/Cl2體系中自由基的暴露量也相近。因此，預(yù)測(cè)E-UV/Cl2在分散式水處理中去除抗性細(xì)菌(ARB)和抗性基因(ARGs)的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明，污染水體經(jīng)E-UV/Cl2處理后，ARB 、I-ARGs和e-ARGAs (tetA, sul1, sul2和ermB)在5分鐘內(nèi)得到有效去除，且處理后的ARB沒(méi)有觀察到光復(fù)活現(xiàn)象。原子力顯微鏡結(jié)果表明，經(jīng)E-UV/Cl2處理后，大部分i-ARGs被打斷成小碎片(< 30 nm)，從而有效地阻止了i-ARGs的自我修復(fù)和水平轉(zhuǎn)移。理論模型結(jié)果表明，i-ARG的去除與?OH、Cl2??和ClO?的暴露呈正相關(guān)。由于ARB和ARGs去除所需的時(shí)間較短(5 min)，因此在E-UV/Cl2過(guò)程中產(chǎn)生的三鹵甲烷(THMs)濃度不顯著，去除ARGs的能耗，與UV/Cl2過(guò)程的能耗大致相當(dāng)。綜上所述，E-UV/Cl2技術(shù)可作為分散式水處理系統(tǒng)中ARB和ARGs去除的一種可行且有吸引力的選擇。
圖文摘要
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122298
（供稿單位：工學(xué)院，撰寫(xiě)人：左四進(jìn)，審稿人：劉帆）