天然雌醇在給水管網中氯化反應動力學及降解機理研究.pdf

1、作為新興的環(huán)境微污染物，天然雌激素已經證實會對暴露于其中的水生生物造成雌激素效應。越來越多的雌激素物質在自然水體和城市水系統(tǒng)中被檢出，它們不能被高級氧化等水處理工藝完全去除，仍會對城市水質保障和生態(tài)安全構成威脅。
　　本文以長期存在于城市水系統(tǒng)中的天然雌醇(雌二醇(Estradiol，E2)、雌三醇(Estriol，E3))為研究對象，利用浙江大學大型給水管網水質綜合模擬實驗平臺，系統(tǒng)地研究了天然雌醇在管網氯化降解過程中的影響因素

2、、反應機理和遷移轉化途徑。根據(jù)實驗結果，發(fā)現(xiàn)E2、E3在純水中的氯化降解符合二階反應動力學，pH、溫度、總溶解性有機碳(DOC)濃度均對雌醇降解效率產生影響，其中pH影響最大，其次是DOC濃度，最后是溫度。當水體DOC濃度由1mg/L增加至3mg/L時，E2的總反應速率常數(shù)由283.39M-1·s-1降低為166.94 M-1·s-1。而E2、E3在管網中的氯化降解符合一階反應動力學方程，降解規(guī)律受水質條件、環(huán)境溫度、運行流速和管道材料

3、的影響。余氯濃度([HClO]f)、pH值、溫度T、溴離子濃度([Br-])和流速的增加均能促進其降解，影響強度順序為:[HClO]f＞T＞[Br]＞pH＞＞管材≈流速。E2、E3在管網中氯化降解反應符合阿倫尼烏斯方程，其活化能分別為25.87kJ/mol和26.05kJ/mol。不同管材條件下，E2、E3在不銹鋼管中的降解速率最大，其次是PE管，球墨鑄鐵管中最小。此外，雌醇的降解還受管壁和主體水中化學物質的影響。在上述燒杯和管網中不同

4、影響因素實驗結果確定的最優(yōu)條件下，進一步分析了E2、E3在球墨鑄鐵管中的氯化降解。結果顯示，反應60min后E2、E3在純水中分別降解了99.2％和98.3％，而在管網中分別降解了74.8％和65.3％。通過原因分析發(fā)現(xiàn)，E2、E3在管網氯化降解過程中，管壁作用對E2、E3的降解影響比例分別占5.74％和6.60％，余氯濃度初始化過程對E2、E3的降解影響比例分別為30.1％和39.6％;管網主體水中所含有機物、無機離子、氯化產物等對其

5、降解影響的比例分別為0.5％和12.3％。為研究E2在管網中氯化降解的遷移轉化途徑和機理，用LC-MS-MS和GC-MS對E2降解產物進行分析。結果表明，E2在管網中氯化降解大致可分為三個階段:第一階段(0-2h)主要為C17位的去氫氧化以及C2、C4位的氯取代，主要產物有2-Cl-E2、4-Cl-E2、2-Cl-E1、4-Cl-E1、2，4-二Cl-E1、2，4-二 Cl-E2等;第二階段（2-4h）主要為C10位的甲基化以及C10-