双酚A氯消毒副产物太阳光直接降解动力学与机制研究

发布时间：2020-06-06 23:14

【摘要】：双酚A(BPA)是目前使用广泛的重要工业原料,通过废水排放进入到城镇污水处理系统后,采用氯消毒工艺的污水处理厂在消毒时消毒剂会与BPA反应形成毒性更强的氯消毒副产物氯代双酚A(BPAs),这些水厂的出水排放是氯代双酚A进入自然环境水体的主要途径。尽管氯代双酚A在天然水体中被检出,但氯代双酚A在水环境的光化学行为仍未见诸报道。本文选取5种氯代双酚A为研究对象,探讨了氯代双酚A发生直接光降解的可能性,考察了初始浓度、pH值、腐殖质、污水处理厂出水有机物等因素对氯代双酚A光化学行为的影响,分析了氯代双酚A的光降解机制、途径和主要的降解产物,以期深入了解氯代双酚A在自然环境中的归趋和太阳光对出水有机物的协同降解处理。模拟太阳光下氯代双酚A的直接降解实验表明:(1)与双酚A相比,氯代双酚A发生了明显的紫外吸收红移和增色现象,最大吸收峰逐渐红移,与太阳光波段重合,随着pH的升高和BPAs氯原子数量的增加红移现象更加明显,因此BPAs在模拟太阳光照射下能够发生直接光降解。(2)5种BPAs的反应速率常数大小关系为:3,5-diClBPA3-ClBPA3,3’-diClBPA3,3’,5-triClBPATCBPA。(3)底物浓度升高BPAs的降解速率随之减慢,pH升高BPAs的降解速率逐渐加快,pH8.0后,BPAs的光解速率的增加速度变慢并逐渐趋于稳定。(4)腐殖质对氯代双酚A太阳光直接降解有光屏蔽和光活化双重效应,腐殖酸的光屏蔽大于光活化效应,抑制BPAs光降解;富里酸的光活化大于光屏蔽效应,表现出轻微的促进效果。(5)污水处理厂出水相比纯水基质,能够促进氯代双酚A的光降解,消毒后的EfOM比消毒前的EfOM表现出更强的促进作用。氯代双酚A的光降解机制研究表明:(1)BPAs在光照下以直接光降解为主,反应过程中基本没有~·OH和~1O_2的介入,其降解主要是自身三线态~3BPAs~*和空气中的氧气O_2起作用。(2)BPAs的光降解主要涉及光致水解、脱氯、氧化、脱烷基化作用,主要光降解产物为羟基化双酚A和4-羟基-1,3-羧基-1-戊烯(C_7H_(10)O_5)。BPAs发生水解反应后1个氯被羟基取代生成光降解产物羟基化氯代双酚A;羟基化氯代双酚A与O_2作用造成苯环和异丙基间的碳碳键断裂形成两个不稳定的中间产物,其中含有异丙基的中间产物经过进一步氧化后最终形成光降解产物4-羟基-1,3-羧基-1-戊烯,另一中间产物被氧化为小分子后去除。
【图文】：

反应装置,上海,有限公司

Table 2-2 The instruments and equipments used in the experiment.器材名称生产厂家数字酸度 pH 计（pHS-3C，，0.01 pH）上海雷磁仪器厂超声波清洗器（KQ2200，3L，40 KHz）昆山超声仪器有限公司超纯水机（PCDX-J-20，20 L/h）中国成都品成科技有限公高效液相色谱仪（LC-15C，190-700 nm）日本岛津公司色谱柱（HC-C18，350 4.6 mm，5 μm）安捷伦科技有限公司紫外/可见分光光度计（UV/V-16/18）上海美谱达仪器有限公司双向磁力搅拌器（90-1，60 1400 r/min）上海亚荣生化仪器厂精密电子天平（CP114，0 - 110g，0.0001g）奥豪斯仪器（上海）有限公模拟太阳光反应的实验装置如下图 2-1 所示。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.25

【参考文献】