In order to achieve better removal and analyses of three dissolved inorganic nitrogen (DIN) species via ultraviolet-activated hydrogen peroxide (UV/H2O2) process, this study systematically investigated the rates of photo-oxidations of ammonia/ammonium (NH3/NH4+) and nitrite (NO2-) as well as the photo-reduction of nitrate (NO3-) at varying pH and H2O2 conditions. The results showed that the mass balances of nitrogen were maintained along irradiation despite of interconversions of DIN species, suggesting that no nitrogen gas (N2) or other nitrogen-containing compound was formed. NH3 was more reactive than NH4+ with hydroxyl radical (OH), and by a stepwise H2O2 addition method NH3/NH4+ can be completely converted to NOx-; NO2- underwent rapid oxidation to form NO3- when H2O2 was present, suggesting that it is an intermediate compound linking NH3/NH4+ and NO3-; but once H2O2 was depleted, NO3- can be gradually photo-reduced back to NO2- at high pH conditions. Other than H2O2, the transformation kinetics of DINs were all dependent on pH, but to varying aspects and extents: the NH3 photo-oxidation favored a pH of 10.3, which fell within the pKa values of NH4+ (9.24) and H2O2 (11.6); the NO3- photo-reduction increased with increasing pH provided that it exceeds the pKa of peroxynitrous acid (6.8); while the NO2- photo-oxidation remained stable unless the pH neared the pKa of H2O2 (11.6). The study thereby demonstrates a picture of the evolutions of DIN species together during UV/H2O2 irradiation process, and for the first time presents a method to achieve complete conversion of NH4+ to NO3- with UV/H2O2 process.

中文翻译：

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pH和H2O2对UV254nm辐照过程中氨，亚硝酸盐和硝酸盐转化的影响：对脱氮和分析的意义。

为了通过紫外线活化的过氧化氢（UV / H2O2）工艺更好地去除和分析三种溶解的无机氮（DIN）物种，本研究系统地研究了氨/铵（NH3 / NH4 +）和在不同的pH和H2O2条件下亚硝酸盐（NO2-）以及硝酸盐（NO3-）的光还原。结果表明，尽管DIN物种相互转化，但在辐照过程中仍保持了氮的质量平衡，这表明没有形成氮气（N2）或其他含氮化合物。NH3与NH4 +在羟基（OH）上的反应性更高，通过逐步加入H2O2的方法，NH3 / NH4 +可以完全转化为NOx-。存在H2O2时，NO2-会快速氧化形成NO3-，提示这是连接NH3 / NH4 +和NO3-的中间体化合物；但一旦H2O2耗尽，在高pH条件下，NO3-可以逐渐光还原为NO2-。除H2O2以外，DIN的转化动力学均取决于pH，但在不同方面和程度上都不同：NH3的光氧化作用有利于pH值为10.3，该值落在NH4 +（9.24）和H2O2（11.6）的pKa值之内；如果NO3-超过过氧亚硝酸的pKa（6.8），则NO3-光还原作用随pH的升高而增加；除非pH值接近H2O2的pKa（11.6），否则NO2-光氧化作用保持稳定。因此，这项研究展示了在UV / H2O2辐照过程中DIN物种一起演化的过程，并且首次提出了一种通过UV / H2O2过程将NH4 +完全转化为NO3-的方法。但一旦H2O2耗尽，在高pH条件下，NO3-可以逐渐光还原为NO2-。除H2O2以外，DIN的转化动力学均取决于pH，但在不同方面和程度上都不同：NH3光氧化作用有利于pH值为10.3，该值落在NH4 +（9.24）和H2O2（11.6）的pKa值之内；如果NO3-超过过氧亚硝酸的pKa（6.8），则NO3-光还原作用随pH的升高而增加；除非pH值接近H2O2的pKa（11.6），否则NO2-光氧化作用保持稳定。因此，这项研究展示了在UV / H2O2辐照过程中DIN物种一起演化的过程，并且首次提出了一种通过UV / H2O2过程将NH4 +完全转化为NO3-的方法。但是一旦H2O2耗尽，在高pH条件下，NO3-可以逐渐光还原为NO2-。除H2O2以外，DIN的转化动力学均取决于pH，但在不同方面和程度上都不同：NH3的光氧化作用有利于pH值为10.3，该值落在NH4 +（9.24）和H2O2（11.6）的pKa值之内；如果NO3-超过过氧亚硝酸的pKa（6.8），则NO3-光还原作用随pH的升高而增加；除非pH值接近H2O2的pKa（11.6），否则NO2-光氧化作用保持稳定。因此，这项研究展示了在UV / H2O2辐照过程中DIN物种一起演化的过程，并且首次提出了一种通过UV / H2O2过程将NH4 +完全转化为NO3-的方法。除H2O2以外，DIN的转化动力学均取决于pH，但在不同方面和程度上都不同：NH3的光氧化作用有利于pH值为10.3，该值落在NH4 +（9.24）和H2O2（11.6）的pKa值之内；如果NO3-超过过氧亚硝酸的pKa（6.8），则NO3-光还原作用随pH的升高而增加；除非pH值接近H2O2的pKa（11.6），否则NO2-光氧化作用保持稳定。因此，这项研究展示了在UV / H2O2辐照过程中DIN物种一起演化的过程，并且首次提出了一种通过UV / H2O2过程将NH4 +完全转化为NO3-的方法。除H2O2以外，DIN的转化动力学均取决于pH，但在不同方面和程度上都不同：NH3的光氧化作用有利于pH值为10.3，该值落在NH4 +（9.24）和H2O2（11.6）的pKa值之内；如果NO3-超过过氧亚硝酸的pKa（6.8），则NO3-光还原作用随pH的升高而增加；除非pH值接近H2O2的pKa（11.6），否则NO2-光氧化作用保持稳定。因此，这项研究展示了在UV / H2O2辐照过程中DIN物种一起演化的过程，并且首次提出了一种通过UV / H2O2过程将NH4 +完全转化为NO3-的方法。24）和H2O2（11.6）; 如果NO3-超过过氧亚硝酸的pKa（6.8），则NO3-光还原作用随pH的升高而增加；除非pH值接近H2O2的pKa（11.6），否则NO2-光氧化作用保持稳定。因此，这项研究展示了在UV / H2O2辐照过程中DIN物种一起演化的过程，并且首次提出了一种通过UV / H2O2过程将NH4 +完全转化为NO3-的方法。24）和H2O2（11.6）; 如果NO3-超过过氧亚硝酸的pKa（6.8），则NO3-光还原作用随pH的升高而增加；除非pH值接近H2O2的pKa（11.6），否则NO2-光氧化作用保持稳定。因此，这项研究展示了在UV / H2O2辐照过程中DIN物种一起演化的过程，并且首次提出了一种通过UV / H2O2过程将NH4 +完全转化为NO3-的方法。