世界水日 | 电子顺磁共振技术为水处理研究提供解决方案

当前，水体中的主要污染物包括药品、表面活性剂、个人护理产品、合成染料、农药和工业化学品等。这些污染物除了难以清除以外，还可能影响人类的神经、发育和生殖等方面，因此保护水环境安全刻不容缓。

近年来，高级氧化技术（AOPs）（如：芬顿 / 类芬顿、过硫酸盐、催化二氧化氯氧化）、紫外光介导的高级氧化技术）如 UV/Cl₂、UV/NH₂Cl、UV/H₂O₂、UV/PS）、光催化剂（如钒酸铋（BiVO₄），钨酸铋（Bi₂WO₆ ），氮化碳（C₃N₄ ），二氧化钛（TiO₂ ）等，在水处理和环境修复领域引起了越来越多的关注。

在这些体系中可以形成各种高活性的自由基，例如羟基自由基（•OH）、硫酸根自由基（•SO₄^-）、超氧自由基（•O₂^-）、单线态氧（¹O₂）等，与传统物理生物技术相比，这些手段可以明显提高有机污染物的去除速率。这些水处理技术手段的研究发展，离不开电子顺磁共振技术的助力。

国仪量子推出的台式电子顺磁共振波谱仪EPR200M、X波段连续波电子顺磁共振波谱仪EPR200-Plus可为水处理中的光催化技术、高级氧化技术的研究提供解决方案。

案例1：EPR在高级氧化技术——UV/ClO₂中的应用

• 对于紫外介导的AOPs体系降解水中氟喹诺酮类抗生素过程的EPR研究；

• 药品与个人护理品（PPCPs；抗生素、化妆品、香料等）在水中被二氧化氯在紫外条件下所降解；

• EPR技术检测并定性出羟基自由基、单线态氧是体系的活性物种；

• 光照时间增长后，•OH、¹O₂浓度增加，促进抗生素的降解；

• EPR技术检测•OH、¹O₂浓度条件可用于优化PPCPs处理工艺。

案例2：EPR在高级氧化技术——芬顿/类芬顿中的应用

• 芬顿/类芬顿体系可以降解水中苯脲类除草剂（异丙隆、绿麦隆等）；

• EPR技术可以检测、定性并定量体系中所有的自由基活性物种；

• EPR可以帮助优化自由基的生成速率，如：pH、过氧化氢浓度、过渡金属离子等；

• 加入半胱氨酸和Cu²⁺后，羟基自由基浓度增加，促进污染物降解；

• EPR技术检测并量化体系羟基自由基可以直接验证除草剂降解机理。

案例3：EPR在光催化技术——TiO₂中的应用