Chlorine dioxide (ClO₂) is a promising alternative disinfectant/oxidant to free chlorine in drinking water treatment, while it reacts with natural organic matter (NOM) to form free chlorine, chlorite ions (ClO₂^–), and chlorate ions (ClO₃^–) as byproducts. Predicting the ClO₂ consumption and the formation of these byproducts using a kinetic model helps to balance the trade-off between disinfection/oxidation efficiency and byproduct formation. This study establishes a summative equation to describe the reaction between ClO₂ and ClO₂-reactive moieties in the NOM (CRNOM). The average molar yields of ClO₂^–, free chlorine, Cl^–, and ClO₃^– from the reactions between ClO₂ and nine NOM isolates are determined to be 0.576 ± 0.017, 0.258 ± 0.022, 0.141 ± 0.010, and 0.039 ± 0.002 per consumed ClO₂, respectively. The bimolecular rate constants of CRNOM toward ClO₂ (k_CRNOM-ClO2) are comparable among nine NOM isolates (683 ± 57 M^–1·s^–1 at pH 7.0). The CRNOM concentrations and k_CRNOM-ClO2 increase by 2-fold and 1.3-fold, respectively, as pH increases from 6.0 to 9.0, while pH barely affects the molar yields of inorganic products. A kinetic model is established and enables the accurate prediction of ClO₂^– and ClO₃^– formation and ofloxacin degradation during ClO₂ oxidation in surface water.

中文翻译：

---

模拟 ClO2-NOM 反应以预测地表水中副产物的形成和微污染物降解


二氧化氯 （ClO ₂ ） 是饮用水处理中游离氯的一种很有前途的替代消毒剂/氧化剂，同时它与天然有机物 （NOM） 反应形成游离氯、亚氯酸盐离子 （ClO ₂ ^– ） 和氯酸根离子 （ClO ₃ ^– ） 作为副产品。使用动力学模型预测 ClO ₂ 消耗量和这些副产物的形成有助于平衡消毒/氧化效率和副产物形成之间的权衡。本研究建立了一个求和方程来描述 NOM （CRNOM） 中 ClO ₂ 和 ClO ₂ 反应性部分之间的反应。ClO 与九种 NOM 分离株之间反应的平均摩尔产率 ClO ₂ ^– ₂ 、游离氯、Cl ^– 和 ClO ₃ ^– 分别为 0.576 ± 0.017、0.258 ± 0.022、0.141 ± 0.010 和 0.039 ± 0.002 每消耗的 ClO ₂ 。CRNOM 对 ClO ₂ （k _CRNOM-ClO2 ） 的双分子速率常数在 9 个 NOM 分离株之间相当（pH 7.0 时为 683 ± 57 M ^–1 ·s ^–1 ）。当 pH 值从 6.0 增加到 9.0 时，CRNOM 浓度和 k _CRNOM-ClO2 分别增加了 2 倍和 1.3 倍，而 pH 值几乎不会影响无机产物的摩尔产率。建立了动力学模型，能够准确预测地表水中 ClO 氧化过程中 ClO ₂ ^– ₂ 和 ClO ₃ ^– 的形成以及氧氟沙星降解。