紫外-氯復合工藝對典型PPCPs類污染物的去除及副產物生成控制的研究.pdf

1、藥品和個人護理品(pharmaceuticals and personal care products，PPCPs)是一類新興的微污染物，在飲用水水源及其他水體中頻頻被檢出，由于PPCPs的負面環(huán)境效應，水體中PPCPs類污染物越來越受到人們的關注。
　　PPCPs一般具有很強的極性、難揮發(fā)，常規(guī)處理工藝中的混凝、沉淀和過濾單元對PPCPs的去除非常有限，水源水中存在的PPCPs會穿透濾池進入消毒環(huán)節(jié)，紫外、氯作為常用的消毒劑被廣

2、泛應用于水廠消毒中，水處理中的氯等消毒劑與PPCPs通過物理化學反應有可能轉化成非受控新型消毒副產物，進而對水質安全造成威脅。本文以典型PPCPs類污染物雙氯芬酸鈉(diclofenac sodium，DS)為研究對象，采用化學分析和生物測定等手段，考察了紫外、氯以及紫外與氯聯(lián)用等消毒工藝對DS的去除效果和降解機制，以期為飲用水安全提供基礎數(shù)據(jù)和理論支持。
　　采用UV/ClO2復合消毒體系，對比考察了DS在單獨UV、單獨ClO2

3、和UV/ClO2體系中的去除性能，研究了DS的去除機制及影響因素，探討了OH和O2-等自由基的貢獻率，評估了降解過程中溶液的急性毒性和遺傳毒性變化，對比了投加方式對UV/ClO2消毒體系的影響，分析了UV/ClO2在實際應用中的可能性。
　　結果表明，UV與ClO2聯(lián)合可以產生協(xié)同作用，UV/ClO2能夠有效去除水體中的DS，且DS在單獨UV輻照、ClO2和UV/ClO2中的降解反應均符合擬一級反應動力學模型，在23℃、pH=6.

4、82，二氧化氯投加量為0.3mg L-1條件下550μg L-1的DS在UV/ClO2體系中的擬一級動力學常數(shù)為0.02963s-1，分別是單獨UV輻照和單獨ClO2作用的41倍和1.88倍;DS降解的過程中起主要作用的是二氧化氯和OH，OH的貢獻率為18.6％，O2-的貢獻率為5.4％;實驗范圍內，ClO2投加量由0增加至0.4mg L-1時，擬一級反應動力學常數(shù)由0.00072s-1增加至0.0403s-1;在pH值4.50-8.5

5、0范圍內，pH值對UV/ClO2體系的影響不大;腐殖酸對DS的降解有明顯抑制作用，當腐殖酸濃度增加到7mg L-1時10min的去除率由100％降低到70％;重碳酸根對UV/ClO2消毒體系的影響較小;與多次投加二氧化氯相比，紫外燈作用下一次性投加二氧化氯的效果較好;降解過程中DS會產生毒性大于母體污染物的中間產物，單獨UV輻照和二氧化氯氧化DS溶液過程中溶液的毒性效應一直很強，而經過UV/ClO2處理不僅能夠有效的降解DS，同時溶液中

6、非受控副產物的毒性也得到有效控制，達到保證飲用水安全的目的;研究澄清池出水中DS的去除時，降解規(guī)律沒有發(fā)生明顯的改變，當DS含量為550μg L-1，pH=6.8，初始ClO2濃度0.4mg L-1時，10min時的去除率能夠達到95％。
　　采用UV/NaClO復合工藝對DS的去除反應進行了研究，并對比考察了單獨UV輻照、單獨NaClO消毒和UV/NaClO復合工藝的處理效果，探討了反應過程中OH和O2-等自由基的貢獻值，考察了

7、NaClO投加量、pH值、腐殖酸、重碳酸根和投加方式等主要因素對DS去除的影響，評估了反應過程中DS溶液的毒性變化，分析了UV/NaClO在實際應用中的可能性，對DS的降解路徑進行了合理的推測。
　　結果表明，UV/NaClO也能夠有效降解水體中的DS，反應過程符合擬一級反應動力學特征，單獨UV輻照、單獨NaClO和UV/NaClO的擬一級速率常數(shù)分別為0.0331min-1、0.00075min-1和0.0721min-1;與U

8、V/ClO2體系有所不同，羥基自由基(OH)是UV/NaClO體系降解DS的過程中的主要自由基，O2-的對反應也有促進作用，OH和O2-對DS降解的貢獻率分別為44.43％和16.10％;實驗范圍內NaClO投加量從0mg L-1增加至7mg L-1，擬一級反應速率常數(shù)由0.0331min-1增大至0.1248min-1;pH值對UV/NaClO體系有顯著影響，隨著pH值的升高擬一級反應速率常數(shù)逐漸減小，反應過程減緩，pH值由5.0升高

9、到8.0，擬一級速率常數(shù)隨之由0.0797min-1減小到0.0445min-1;腐殖酸和重碳酸根對DS的去除有顯著的抑制作用，當腐殖酸含量達到7mg L-1，重碳酸根濃度達到100mg L-1時DS去除效果分別降低了69％和24％;實驗中紫外燈作用下一次性投加NaClO相比多次投加的方式效果更好，且并未觀察到大量自由基共存會發(fā)生相互淬滅的現(xiàn)象;UV/NaClO消毒體系處理DS溶液過程中急性毒性經歷增減波動后最終低于初始溶液的毒性，遺傳

10、毒性經歷了先增大后減小的過程，最終溶液無明顯毒性效應;當溫度為23℃，澄清池出水中DS含量為550μg L-1，pH=6.8，初始自由氯濃度7mg L-1時，75min內的去除率也能夠達到99％，DS的降解規(guī)律和趨勢沒有發(fā)生明顯的改變;DS在UV/NaClO體系中的降解過程，主要發(fā)生氯代反應、羥基化反應和自由基的間接氧化作用，主要的中間產物有1-(2，6-二氯苯基)-1，3-二氫-2H-吲哚-2-酮，1，3-二氫-2H-吲哚-2-酮，2