高級氧化技術(shù)對典型PPCPs降解效果及降解機理的研究.pdf

1、PPCPs是醫(yī)藥品和個人護理品(Pharmaceuticals and personal care products)的簡稱，包括人們在日常生活中廣泛使用的多種處方和非處方藥品如抗生素、抗腫瘤藥、抗焦慮藥、抗驚厥藥、激素類藥、阻滯劑與類交感神經(jīng)藥、消炎藥、減肥藥等，這些PPCPs在生產(chǎn)和使用過程中大部分以原藥或代謝產(chǎn)物的形式排入水環(huán)境，具有排放面廣、濃度低、成分復(fù)雜、生物毒性大、難降解等特點，是一類對水生態(tài)環(huán)境及人類健康潛在危害較大的新

2、興微污染物。目前，傳統(tǒng)污水處理工藝對PPCPs的去除效果較差。因此，研究開發(fā)高效去除PPCPs的新技術(shù)，是國內(nèi)外水處理領(lǐng)域的重要前沿課題。
　　高級氧化技術(shù)(Advanced oxidation processes，AOPs)是去除污水中難生物降解污染物的有效方法，具有極大的開發(fā)潛力和良好的應(yīng)用前景。本文選擇城市污水廠出水中檢出率高、危害性大的抗生素類藥品磺胺間甲氧基嘧啶(sulfamonomethoxine，SMM)和氧氟沙星(

3、Ofloxacin，OFL)作為目標(biāo)污染物，系統(tǒng)地研究了UV/Oxone體系處理磺胺間甲氧基嘧啶模擬污水、Fenton和UV/Oxone/Co2+體系處理氧氟沙星模擬污水的性能、工藝條件和反應(yīng)動力學(xué);通過對降解過程中間產(chǎn)物（transformation products，TPs）的分析，重點研究了3種高級氧化技術(shù)降解目標(biāo)污染物的機理，為應(yīng)用高級氧化技術(shù)處理磺胺間甲氧基嘧啶、氧氟沙星實際廢水提供了理論依據(jù)。論文主要研究內(nèi)容和成果如下:

4、r>　　1.UV/Oxone氧化體系對磺胺間甲氧基嘧啶的降解效果及反應(yīng)機理的研究。結(jié)果表明:UV可以使Oxone產(chǎn)生硫酸根自由基(SO4·-)，能夠高效降解磺胺間甲氧基嘧啶;反應(yīng)體系在進水SMM濃度為5mgL-1、紫外光全程照射、pH值為中性、溫度為20℃、SMM∶Oxone=0.0107∶1、反應(yīng)時間為90min的優(yōu)化條件下，磺胺間甲氧基嘧啶的降解率為96.36％，溶液的TOC去除率為89.01％;降解反應(yīng)呈假一級動力學(xué)反應(yīng)，表觀速率

5、常數(shù)為0.038min-1。依據(jù)LC-MS檢測出的6種中間產(chǎn)物，推測出了UV/Oxone氧化體系降解磺胺間甲氧基嘧啶的路徑，表明磺胺間甲氧基嘧啶能夠被硫酸根自由基徹底氧化分解為二氧化碳和水。
　　2.Fenton氧化體系對氧氟沙星的降解效果及反應(yīng)機理的研究。結(jié)果表明:反應(yīng)體系在進水OFL濃度為9mgL-1、，pH=4.0、溫度為25℃、[H2O2]=1.5mmolL-1、[Fe2+]=0.03mmolL-1、[H2O2]∶[Fe2

6、+]=50∶1、反應(yīng)時間為80min的優(yōu)化條件下，氧氟沙星的降解率為98.84％，溶液的TOC去除率為73.7％;降解反應(yīng)呈假一級動力學(xué)反應(yīng)，表觀速率常數(shù)為0.65min-1。通過對LC-MS檢測出的8種中間產(chǎn)物的分析，推測出了Fenton氧化體系降解氧氟沙星的路徑;依據(jù)紅外色譜的檢測結(jié)果，確定該反應(yīng)體系中羥基自由基(OH·)對氧氟沙星的降解是從脫羧開始;離子色譜檢測到反應(yīng)結(jié)束后的溶液中含有氟離子，說明羥基自由基可以將氟從氧氟沙星的分子

7、中剝離出來。
　　3.UV/Oxone/Co2+氧化體系對氧氟沙星的降解效果及反應(yīng)機理的研究。結(jié)果表明:反應(yīng)體系在進水OFL濃度為9mgL-1、紫外光全程照射、pH=5.0、[Oxone]/[Co2+]為1000∶1、[Oxone]=0.6mmolL-1、溫度為25℃、反應(yīng)時間為60min的優(yōu)化條件下運行，氧氟沙星能夠被全部降解，溶液的TOC去除率為87％;降解反應(yīng)呈一級動力學(xué)方程，表觀速率常數(shù)為0.67min-1。在相同工藝條件

8、下，Oxone/Co2+體系對氧氟沙星的降解率為91.3％，溶液TOC的去除率為65.8％，說明有紫外光照射的UV/Oxone/Co2+體系的氧化能力較Oxone/Co2+體系更強;通過對LC-MS檢測出的13種中間產(chǎn)物的分析，推測出了硫酸根自由基降解氧氟沙星的路徑。實驗發(fā)現(xiàn)硫酸根自由基對氧氟沙星的進攻位點受pH值影響較大，中性pH溶液中降解主要進行喹諾酮的脫羧反應(yīng)，降解哌嗪基多發(fā)生在pH=3左右。
　　4.Fenton氧化體系和