热活化过硫酸盐对环境激素、PPCPs等有机污染物的降解研究

发布时间：2019-02-16 14:20

【摘要】：水环境的安全是人类日益关注的问题,近年来随着工业发展及人类生活的需要,人类有意无意的向水环境排放了大量的有机污染物。这些污染物种类繁多,给水环境带来的危害各不相同,其中环境激素、PPCPs等最近十余年来逐渐被人们所重视,它们主要来自于化工以及制药废水、生活污水和农业废水的排放。由于人民生活水平的提高,畜牧养殖业的大力发展,这类物质被大量而广泛的使用,在水体中经常被检测出来。这类化合物具有持久性、生物活性、生物累积性等特点,在环境中不易降解,长期存在于环境中会干扰生物的正常生长和代谢,对生物产生毒性效应,经食物链进入人或动物体内后会导致内分泌紊乱,对人类健康和环境生物造成持续性伤害,因此受到人们越来越多的关注。常规的污水处理工艺都是为去除一些营养物质和好氧有机物而设计的,没有专门设计去除环境激素和PPCPs的工艺,不能有效地去除这些有机污染物。基于硫酸根自由基的高级氧化技术是近年来才兴起的一种氧化处理新技术,活化产生的804-·具有较强的氧化性,对新兴有机污染物的氧化降解效率较高,而且不会向水体中引入新的污染物,在水处理中具有较大的开发潜力和良好的应用前景。本文采用热活化的过硫酸盐对BPA、三氯生和壬基酚进行降解,考察了温度,过硫酸盐初始浓度,pH值,水中常见阴离子(Cl-,N03-口SO42-等)和有机质(胡敏酸,HA)等因素对降解的影响,通过GC-MS分析反应的降解中间产物,探讨这些有机物的氧化降解途径,同时探讨了热活化过硫酸盐对吉非罗齐的降解情况,得出了以下实验结果：(1)热活化下,过硫酸盐可以有效处理一些难降解有机污染物,降解反应符合伪一阶反应动力学。如在50℃实验条件下反应60min,BPA的降解效率达到68.5%,壬基酚的降解率也达到了64.8%,降解率都超过50%。(2)过硫酸盐对有机污染物的氧化降解效率随活化温度的升高而增加。BPA和壬基酚的降解率随温度的升高显著增加,50℃时BPA和壬基酚的降解率分别为68.5%和64.8%,当温度升高到70℃时,BPA完全降解只需20min,40min寸壬基酚几乎也完全降解。温度升高时,三氯生和吉非罗齐的降解率也有所增加,但增幅较小。当温度从50。C升高到70℃时,三氯生的降解率由21.4%增加到27.8%；当活化温度温度从25℃增加到45℃时,吉非罗齐的降解率仅仅由8.7%增加到11.5%。(3)有机污染物的氧化降解效率随过硫酸盐初始浓度的增加而增大。在实验条件下,当过硫酸盐初始浓度从2.5mM增加到10mM时,BPA的降解率从52%增加到73.2%；当过硫酸钠初始浓度从250mg/L增加到1000mg/L时,壬基酚的降解率从56.6%增加到61.9%；三氯生和吉非罗齐的降解率随过硫酸盐浓度的增加略有升高。(4)有机污染物在不同pH值下的降解效率不同。实验中,BPA在酸性条件下的降解程度比在中性和碱性条件下要高,降解顺序为pH5.0pH9.0pH7.0；三氯生、壬基酚和吉非罗齐的降解率随pH的升高而降低。(5)溶液中共存的阴离子会抑制有机物的降解。对不同的有机物,阴离子的抑制作用也不同。溶液中共存的阴离子对BPA降解的抑制作用依次为：So42-Cl-NO3-,而Cl-, NO3-, HCO3-和S042-对三氯生的降解抑制作用依次为：Cl-SO42- NO3-HCO3-,对壬基酚降解的抑制作用为：N03-HCO3-SO42-Cl-,对吉非罗齐降解的抑制作用顺序为：Cl-S042-NO3-HCO3-。(6)天然有机质的存在会抑制有机物的降解。HA对BPA、三氯生、壬基酚和吉非罗齐的降解起抑制作用,降解率随加入HA浓度的增加而降低。(7)通过GC-MS分析反应的降解中间产物。BPA的降解中间产物为对苯二酚、对-异丙烯基苯酚、2-甲基-2,3-二氢苯并呋喃和3-甲基-2,3-二氢苯并呋喃。推测BPA氧化时,富含电子的苯环与异丙基相连的碳原子首先断裂,产生的中间体经过羟基化、加成或与短链烷烃组合等方式形成这几种中间产物,然后中间产物经S04·和·OH进一步氧化分解,最终被矿化为C02和H20；壬基酚的降解中间产物为辛基酚、戊基酚以及异丁基苯酚等短链烷烃,推测壬基酚氧化时苯环上的烷基链首先断裂,然后被进一步氧化分解。三氯生降解过程中没有检测到相关的中间产物。
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【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

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