锰基固态氧化剂预处理技术获揭示

近日,南方科技大学环境科学与工程学院讲席教授郑焰团队围绕“消除全球水砷暴露”这一公共卫生目标,针对饮用高砷地下水直接暴露和灌溉间接暴露引发不同程度砷中毒这一严峻水环境健康问题,提出了锰基固态氧化剂预处理技术,并运用在地下水砷的家用处理等方面。相关成果发表于《自然—水》。

无机砷含剧毒,在全球七十多个国家供农村居民饮用的地下水井中被广泛检出,暴露于地下水砷污染的人口超过1亿,无机砷被世界卫生组织认定为危害全球公共健康的十大化学物质之一。

除砷是解决砷暴露的重要手段,然而,由于地下水中的无机砷以不带电荷、难被吸附的亚砷酸为主,去除效果一直不佳,通常需要使用次氯酸钠等液态氧化剂,将亚砷酸氧化为带电荷、易被吸附的砷酸根后再去除。为弥补使用液态氧化剂预处理导致的占地面积大、价格高昂(每套约1.8万元,每年的维护、材料更换费用约2100元)等成本问题,导致现有家庭水砷处理技术的不足。

对此,团队研发了锰基固态氧化剂预处理技术,进一步设计了占地小、成本低的三级家庭小型除砷净水器,并在新泽西州和我国北方地区分别开展了长达4个月和28个月的投放试验,证明了该净水器具有去除效率高、维护简单、占地小、价格便宜(每套成本为130至210元,每年的材料更换费用为80至100元、每升水的净化成本小于0.073元)、耗材易替换等优点。

鉴于净水器行业认证中,一般仅要求实验室检测数据,对地下水中各种基质对水处理效果的影响考虑不足,多种水砷处理装置在实际使用中寿命比实验室认证结果短许多。对此,研究团队呼吁各国相关监管部门和行业协会在批准或授权砷去除技术和设备之前,开展类似的长期投放试验评估。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s44221-024-00268-9