Development of surrogate correlation models to predict trace organic contaminant oxidation and microbial inactivation during ozonation

The performance of ozonation in wastewater depends on water quality and the ability to form hydroxyl radicals ( OH) to meet disinfection or contaminant transformation objectives. Since there are no on-line methods to assess ozone and OH exposure in wastewater, many agencies are now embracing indicator frameworks and surrogate monitoring for regulatory compliance. Two of the most promising surrogate parameters for ozone-based treatment of secondary and tertiary wastewater effluents are differential UV254 absorbance (ΔUV254) and total fluorescence (ΔTF). In the current study, empirical correlations for ΔUV254 and ΔTF were developed for the oxidation of 18 trace organic contaminants (TOrCs), including 1,4-dioxane, atenolol, atrazine, bisphenol A, carbamazepine, diclofenac, gemfibrozil, ibuprofen, meprobamate, naproxen, N,N-diethyl-meta-toluamide (DEET), para-chlorobenzoic acid (pCBA), phenytoin, primidone, sulfamethoxazole, triclosan, trimethoprim, and tris-(2-chloroethyl)-phosphate (TCEP) (R2 = 0.50–0.83) and the inactivation of three microbial surrogates, including Escherichia coli, MS2, and Bacillus subtilis spores (R2 = 0.46–0.78). Nine wastewaters were tested in laboratory systems, and eight wastewaters were evaluated at pilot- and full-scale. A predictive model for OH exposure based on ΔUV254 or ΔTF was also proposed

Formation of Pb(III) Intermediates in the Electrochemically Controlled Pb(II)/PbO 2

The formation of lead dioxide PbO(2), an important corrosion product in drinking water distribution systems with lead-bearing plumbing materials, has been hypothesized to involve Pb(III) intermediates, but their nature and formation mechanisms remain unexplored. This study employed the electrochemical (EC) method of rotating ring disk electrode (RRDE) and quantum chemical (QC) simulations to examine the generation of intermediates produced during the oxidation of Pb(II) to PbO(2). RRDE data demonstrate that PbO(2) deposition and reduction involves at least two intermediates. One of them is a soluble Pb(III) species that undergoes further transformations to yield immobilized PbO(2) nanoparticles. The formation of this intermediate in EC system is mediated by hydroxyl radicals (OH(•)), as was evidenced by the suppression of intermediates formation in the presence of the OH(•) scavenger para-chlorobenzoic acid. QC simulations confirmed that the oxidation of Pb(II) by OH(•) proceeds via Pb(III) species. These results show that Pb(III) intermediates play an important role in the reactions determining transitions between Pb(II) and Pb(IV) species and could impact lead release in drinking water

Use of Differential Spectroscopy to Evaluate the Structure and Reactivity of Humics

[[notice]]補正完畢[[incitationindex]]SCI[[incitationindex]]E

Comparative Examination of Effects of Binding of Different Metals on Chromophores of Dissolved Organic Matter

This study quantified the binding of dissolved organic matter (DOM) from Suwannee River with nine metals, Ca­(II), Mg­(II), Fe­(III), Al­(III), Cu­(II), Cd­(II), Cr­(III), Eu­(III), and Th­(IV), using a differential absorbance approach. The differential spectra of DOM were closely fitted with six Gaussian bands that were present for all of the metals at varying pH values. Their maxima were located at ca. 200, 240, 276, 316, 385, and 547 nm (denoted as A0, A1, A2, A3, A4, and A5, respectively). The relative contributions and signs of the Gaussian bands were metal-specific and correlated to some degree with the covalent-bonding index of the ions and applicable complexation constants of the NICA-Donnan model. The intensity of band A4 was linearly proportional to the concentration of DOM-complexed metal, although these correlations formed two groups with different slopes, reflecting the nature of DOM–metal interactions. The results demonstrate that differential spectra yield results indicative of the nature and extent of metal and DOM interactions

Étude spectrophotométrique de la réactivité de la matière organique

International audienceLes interactions entre la matière organique naturelle et les phases minérales ont une grande influence sur la mobilité et la biodisponibilité des éléments traces présents dans les milieux naturels ou anthropisés. De manière à pouvoir prédire le comportement de ces cations, notamment les radionucléides, lors de ces interactions, il est nécessaire de mieux caractériser les modifications de structure et de réactivité de la de la fraction adsorbée de la matière organique à la surface du minéral mais aussi celle restant en solution. L’étude de cette sorption doit avoir lieu dans des conditions où les concentrations en matière organique, que ce soit après ou avant sorption, soient proches de celles des milieux naturels ou contaminés. L’étude par titrages potentiométriques classiques nécessite l’utilisation de solution concentrée pour une analyse fine de l’hétérogénéité de la réactivité de la matière organique. Il est donc nécessaire de développer une autre approche qui permette d’étudier les modifications fonctionnelles des matières organiques à faible concentration en solution. Le titrage spectrophotomètrique est une approche qui permet de répondre aux contraintes de l’étude de l’hétérogénéité de la matière organique en milieu dilué.Pour cela, les spectres acquis dans le domaine de l’UV-Vis d’une solution d’acide humique purifié (e.g. un analogue de la matière organique) peu concentrée (5 mg.L-1 DOC) sont étudiés en chaque point d’un titrage acido-basique (entre pH 3 et pH 11). Des spectres d’absorption différentielle sont alors calculés à différentes valeurs de pH par rapport à une valeur de pH de référence choisie en fonction du domaine de réactivité étudiée. Les spectres d’absorption différentielle présentent des caractéristiques absentes des spectres originels et qui peuvent être associées aux fonctionnalités phénoliques et carboxyliques de la matière organique. L’analyse de l’influence des variations de pH sur les spectres d’absorption différentielle permet de qualifier et quantifier la déprotonation de l’acide humique purifié utilisé lors des titrages.Par ailleurs un titrage potentiométrique est réalisé avec une concentration d’acide humique beaucoup plus élevée (0,5 à 1 g.L-1). La comparaison des résultats des deux méthodes de titrage sera discutée et la modélisation de la variabilité des signaux potentiométriques et spectrophotométriques sera faite dans le cadre du formalisme NICA-Donnan. L’objectif final est d’obtenir une fonction de transfert entre la quantité de sites obtenue par potentiométrie et les densités de site réactif en spectrophotométrie pour permettre une analyse en routine de l’approche spectrophotométrique

Use of UV Spectroscopy To Characterize the Reaction between NOM and Free Chlorine

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