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Dielectric Barrier Discharge (DBD) enhanced Fenton process for landfill leachate nanofiltration: Organic matter removal and membrane fouling alleviation
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-08-29 , DOI: 10.1016/j.watres.2024.122358 Danjing Lu 1 , Xin Mao 1 , Ruoxi Wu 1 , Bin Liu 1
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-08-29 , DOI: 10.1016/j.watres.2024.122358 Danjing Lu 1 , Xin Mao 1 , Ruoxi Wu 1 , Bin Liu 1
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This study investigated a sustainable approach through dielectric barrier discharge (DBD) enhanced Fenton technology coupling nanofiltration (NF) process for landfill leachate treatment. The DBD/Fe(II)/H2 O2 system exhibited significant synergistic effects, removing 55.07 % of TOC and 53.79 % of UV254 within 60 min, respectively. Additionally, the DBD/Fe(II)/H2 O2 system demonstrated exceptional performance in removing fluorescent substances and large molecular organic compounds, thereby reducing the formation of cake layer on the nanofiltration membrane. Moreover, membrane flux increased by 2.34 times, with reversible and irreversible resistances decreasing by 75.79 % and 81.55 %, respectively. Quenching experiments revealed ·OH as the primary active species for perfluorooctanoic acid (PFOA) degradation in the DBD/Fe(II)/H2 O2 process. The degradation pathway of PFOA was also elucidated via capillary electrophoresis-quadrupole time-of-flight mass spectrometry analysis. Correlation analysis indicated that TOC and EEM were the primary fouling factors. Lastly, through an assessment of energy consumption, economic costs, and carbon dioxide emissions, the advantages and practical application potential of the DBD/Fe(II)/H2 O2 system were demonstrated. In summary, the DBD/Fe(II)/H2 O2 system emerges as a feasible strategy for NF pretreatment, holding immense potential for treating landfill leachate.
中文翻译:
用于垃圾渗滤液纳滤液的介电屏障放电 (DBD) 增强型 Fenton 工艺:去除有机物和减少膜污染
本研究通过介电势垒放电 (DBD) 增强型 Fenton 技术耦合纳滤 (NF) 工艺研究一种用于垃圾填埋渗滤液处理的可持续方法。DBD/Fe(II)/H2O2 系统表现出显著的协同效应,在 60 min 内分别去除了 55.07 % 的 TOC 和 53.79 % 的 UV254。此外,DBD/Fe(II)/H2O2 系统在去除荧光物质和大分子有机化合物方面表现出卓越的性能,从而减少了纳滤膜上滤饼层的形成。此外,膜通量增加了 2.34 倍,可逆和不可逆阻力分别降低了 75.79 % 和 81.55 %。淬火实验揭晓 ·OH 是 DBD/Fe(II)/H2O2 工艺中全氟辛酸 (PFOA) 降解的主要活性物质。PFOA 的降解途径也通过毛细管电泳-四极杆飞行时间质谱分析阐明。相关性分析表明,TOC 和 EEM 是主要的结垢因素。最后,通过对能源消耗、经济成本和二氧化碳排放的评估,展示了 DBD/Fe(II)/H2O2 系统的优势和实际应用潜力。总之,DBD/Fe(II)/H2O2 系统成为 NF 预处理的可行策略,在处理垃圾渗滤液方面具有巨大潜力。
更新日期:2024-08-29
中文翻译:
用于垃圾渗滤液纳滤液的介电屏障放电 (DBD) 增强型 Fenton 工艺:去除有机物和减少膜污染
本研究通过介电势垒放电 (DBD) 增强型 Fenton 技术耦合纳滤 (NF) 工艺研究一种用于垃圾填埋渗滤液处理的可持续方法。DBD/Fe(II)/H2O2 系统表现出显著的协同效应,在 60 min 内分别去除了 55.07 % 的 TOC 和 53.79 % 的 UV254。此外,DBD/Fe(II)/H2O2 系统在去除荧光物质和大分子有机化合物方面表现出卓越的性能,从而减少了纳滤膜上滤饼层的形成。此外,膜通量增加了 2.34 倍,可逆和不可逆阻力分别降低了 75.79 % 和 81.55 %。淬火实验揭晓 ·OH 是 DBD/Fe(II)/H2O2 工艺中全氟辛酸 (PFOA) 降解的主要活性物质。PFOA 的降解途径也通过毛细管电泳-四极杆飞行时间质谱分析阐明。相关性分析表明,TOC 和 EEM 是主要的结垢因素。最后,通过对能源消耗、经济成本和二氧化碳排放的评估,展示了 DBD/Fe(II)/H2O2 系统的优势和实际应用潜力。总之,DBD/Fe(II)/H2O2 系统成为 NF 预处理的可行策略,在处理垃圾渗滤液方面具有巨大潜力。