报告摘要：预氧化可以改变藻细胞Zeta电位，强化后续混凝除藻。因此，预氧化蓝藻技术在实际除藻工程中得到了广泛应用。需要注意的是，过度的氧化可能会破坏藻细胞完整性，导致胞内有机物（IOM）释放。这不仅影响混凝效果，还可能增加消毒副产物（DBPs）的生成风险。只调理藻细胞表面，使藻类细胞脱稳，但不引起细胞破碎，这是理想的预氧化技术，也是除藻领域的研究热点，具有重要意义。值得指出的是，光/纳米材料去除灭活蓝藻的研究工作已经屡见报道，但是超声协同新型纳米材料去除藻细胞的工作鲜有报道。
本工作设计并制备先进碳基金刚石材料N-ND，结合材料表征，明晰金刚石表面官能团对声敏性能的作用规律。对比了不同的超声声学参数（声强），获得掺氮金刚石产生自由基的规律。结合纳米金刚石的正电性，明确了声敏剂表面产生的自由基从活性位点传质到微藻表面是促进蓝藻絮体形成的关键作用。
实验结果表明N-ND在高频-低功率超声作用下可以有效产生自由基，从而实现对蓝藻细胞表面的高效的预氧化。基于我们的实验数据，和已报告的文献，我们认为N-ND在超声作用下产生的电子-空穴，并与环境中的水分子或氧发生反应，生成活性氧（ROS）。N-ND的声化学催化效率远高于对照样品ND的声化学催化效率，这表明，N原子的存在是其高声化学催化效率的关键。理论计算、模型化合物的验证表明，纳米金刚石表面的吡啶氮和石墨烯氮对水分子的强烈相互作用有助于激发态下N-ND的电子空穴对与水分子的催化裂解。
另外，N-ND的正电性也是提高超声促絮凝除藻的原因。虽然ND可以在声场中产生ROS，相对于负电性的ND，N-ND的加入显著增强了超声促进混凝效果。这说明声敏剂的正电性是除藻的重要因素。N-ND的加入可以促进藻细胞Zeta电位中和，有利于藻细胞的去除。正电的纳米金刚石与负电性的藻细胞形成了网状结构，但是藻细胞保持了较好地完整性，这为控制水中的藻源污染物提供了良好的基础。
综上，在验证超声-声敏剂预氧化除藻工艺的效率的基础上，分析了该预氧化除藻体系对水质的影响，为发展一种可控、高效和安全的预氧化除藻技术奠定重要的理论基础。
个人简介
吴晓歌，扬州大学环境学院副教授，博士毕业于英国考文垂大学超声化学中心，并在韩国浦项科技大学从事博士后研究。回国后就职于扬州大学环境学院，现为Ultrasonic Sonochemistry执行编辑（Acoustics and Ultrasonics小类排名第一），《中国给水排水》青年编委，亚洲-太平洋超声化学AOSS协会委员，中国声学学会功率超声分会第十届委员。在国际上首次提出了超声机械力与声源自由基对微生物的协同效应。主持国家自然科学基金青年基金、国家自然科学基金对外交流项目、江苏省自然科学基金青年基金、江苏省高校自然科学研究面上项目等。已发表学术论文31 篇，H index 22。
