Rapid Inactivation of Fungal Spores in Drinking Water by Far-UVC Photolysis of Free Chlorine

化学 水处理 激进的 孢子 二氧化氯 光解 环境化学 自来水 饮用水净化 光化学 无机化学 环境工程 有机化学 微生物学 环境科学 生物
作者
Yongyi Wang,Ben Ma,Jing Zhao,Zhuoyun Tang,Wanxin Li,Chun He,Dehua Xia,Karl G. Linden,Ran Yin
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:57 (51): 21876-21887 被引量:18
标识
DOI:10.1021/acs.est.3c05703
摘要

Effective and affordable disinfection technology is one key to achieving Sustainable Development Goal 6. In this work, we develop a process by integrating Far-UVC irradiation at 222 nm with free chlorine (UV222/chlorine) for rapid inactivation of the chlorine-resistant and opportunistic Aspergillus niger spores in drinking water. The UV222/chlorine process achieves a 5.0-log inactivation of the A. niger spores at a chlorine dosage of 3.0 mg L-1 and a UV fluence of 30 mJ cm-2 in deionized water, tap water, and surface water. The inactivation rate constant of the spores by the UV222/chlorine process is 0.55 min-1, which is 4.6-fold, 5.5-fold, and 1.8-fold, respectively, higher than those of the UV222 alone, chlorination alone, and the conventional UV254/chlorine process under comparable conditions. The more efficient inactivation by the UV222/chlorine process is mainly attributed to the enhanced generation of reactive chlorine species (e.g., 6.7 × 10-15 M of Cl•) instead of hydroxyl radicals from UV222 photolysis of chlorine, which is verified through both experiments and a kinetic model. We further demonstrate that UV222 photolysis damages the membrane integrity and benefits the penetration of chlorine and radicals into cells for inactivation. The merits of the UV222/chlorine process over the UV254/chlorine process also include the more effective inhibition of the photoreactivation of the spores after disinfection and the lower formation of chlorinated disinfection byproducts and toxicity.
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