对饮用水体的影响及紫外线解决方案(一)
随着水质分析技术的进步和公众健康意识的提升，除了传统关注的三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)，一类被称为“新兴消毒副产物(EDBPs)”的污染物也逐渐受到重视。其中，(NDMA)因其强的致癌性(美国环保署将其归为B2类致癌物，终生致癌风险浓度仅为0.7 ng/L)成为研究焦点。
01
背景介绍
NDMA在水处理过程中主要通过含氮有机物前体(如二甲胺)在氯胺(尤其是一氯胺)或氯消毒条件下，经复杂反应生成。此外，部分工业排放和制药行业也是NDMA的重要来源。
由于NDMA具有高水溶性和低分子量，常规的混凝、沉淀、过滤等工艺对其去除效率极低，传统氯消毒反而可能促进其生成。因此，NDMA的深度处理技术已成为现代饮用水处理领域亟需解决的重大课题。
紫外线技术凭借其消毒和光化学转化的双重能力，为NDMA的控制提供了独特且有效的解决方案。通过紫外线技术，可以从“预防生成”和“深度去除”两个层面系统解决饮用水中的NDMA问题。
02
NDMA的特性、形成机理与风险
⟡ 特性
NDMA(分子式：C₂H₆N₂O)是一种淡黄色、低挥发性、高水溶性的小分子化合物，这些特性使其难以通过空气吹脱或常规吸附有效去除。
⟡ 形成机理
机理为：水中存在二甲胺(DMA)、三甲胺(TMA)等叔胺类化合物，或含二甲胺基团的药物、农药等，在氯化作用下，氯胺与二甲胺反应生成(UDMH)，UDMH进一步氧化，最终形成NDMA。
值得注意的是，高pH值、过量氯胺和较长反应接触时间都会显著促进NDMA的生成。因此，从源头控制前体物、优化消毒策略(如采用基于紫外线的多屏障消毒策略)是预防NDMA生成的第一道防线。
⟡ 风险
毒理学数据显示，NDMA具有很强的致突变性和致癌性，对肝脏、肾脏等器官均有损伤。世界卫生组织(WHO)及多国均为其制定了极为严格的饮用水标准(通常为纳克/升级别)。NDMA的形成主要与氯消毒，特别是氯胺相关。
03
紫外线光解
解决NDMA问题的最直接方式
紫外线技术去除NDMA并非依赖单一机制，而是基于光化学原理的多路径协同体系。其核心机制是直接光解，这是经济高效的方式。NDMA分子在紫外光谱区，尤其是220-260 nm范围内，具有强烈的吸收峰。当UV光子被NDMA分子吸收后，其N-N键发生均裂，生成二甲胺自由基和·NO自由基，这些中间产物可进一步氧化或发生其他反应，最终矿化为无害的硝酸盐、甲胺和二氧化碳。
主要反应
紫外线光解技术的优势在于高量子产率。NDMA的直接光解量子产率较高(在254 nm波长下约为0.3)，每个被吸收的光子有较高概率引发降解反应，能量利用效率很高，且光解速率常数远高于许多其他有机微污染物。这意味着在较低的UV剂量下即可实现有效降解。
光源选择方面，中压紫外灯(MPUV)是优选，因为其宽谱输出(200-400nm)能覆盖NDMA的最大吸收波段。相比主要输出254 nm的低压紫外灯(LPUV)，在同等电功率输入下，MPUV对NDMA的降解效率通常高出30%-50%。
核心反应器
剂量设计方面，为实现1-2个数量级(90%-99%)的NDMA去除，通常需要施加数百至一千 mJ/cm²的UV剂量，这远高于常规消毒所需剂量(40 mJ/cm²)。因此，设备选型和能量配置需以此为基准。需要注意的是，系统剂量与摩尔吸光系数高度相关，通俗来说就是紫外线透过率(UVT)，剂量设计首先要考虑UVT的波动。
04
紫外高级氧化工艺(UV-AOPs)
解决NDMA问题的有效方式
当水体背景复杂，存在大量紫外吸光物质(如天然有机物NOM)与NDMA竞争光子时，直接光解效率会因“内滤效应”大幅降低。此时需引入紫外高级氧化技术(UV-AOPs)，如UV/H₂O₂工艺。
安力斯高级氧化系统
UV光解H₂O₂可产生强氧化性的·OH自由基。·OH无选择性地攻击NDMA分子，通过氢原子抽取等途径使其降解。·OH的氧化性很强，反应速率常数很高，能有效克服背景有机物对光子的竞争，保证在复杂水质下NDMA的稳定去除。
安力斯紫外高级氧化设备
此外，紫外高级氧化体系中同时存在直接光解和·OH氧化两条路径，处理效果更有保障。该技术适用于UVT较低(如<90%)、NDMA前体物浓度高或需同时去除多种微量有机污染物的场景。
地址：北京市海淀区上地信息路11号彩虹大厦北楼一层东段110室
邮箱：zhangjun@onyxepi.com
