真空紫外处理水中难降解微量有机污染物

摘要

由水污染引起的水质性缺水是世界各国急需解决的问题之一。难降解有机物,如内分泌干扰物(EDCs)、药物及个人护理品(PPCPs)、多环芳烃类物质、酚类化合物等在环境中不易被微生物降解而持久地存在,且具有较强的毒性而引起了广泛的关注。这些高稳定有机物在水中的含量一般较低,目前大多数的水处理工艺对这类污染物的去除效果不佳,是水处理领域中的一个挑战。
　　紫外消毒技术是近年来兴起并受到认可的消毒技术,而由紫外强化的一些水处理技术,如紫外强化的高级氧化技术等,因其高效、环境友好引起了国际上的广泛兴趣。
　　本研究针对水中存在难降解有机污染物的水质问题,考察了真空紫外体系对于这类污染物的处理效能。以苯甲酸为目标化合物,考察了真空紫外体系中的主要影响因素,进行了化学反应动力学分析并计算了其反应活化能;对苯甲酸在真空紫外体系中的降解机理进行了初步的探索;最后,分别考察了真空紫外体系对微量污染物,包括典型EDCs(双酚A、邻苯二甲酸二甲酯)和难降解污染物(硝基苯和苯甲酸)在实际水体中的去除特性。
　　苯甲酸在真空紫外体系中的降解效能随着温度的升高而加快;在pH为5～9范围内,其受溶液的pH影响很小。水质本底能够影响苯甲酸的降解效能:其中天然有机物、重碳酸盐和亚铁离子明显地抑制了其降解;而氯离子有微弱的促进作用。化学反应动力学分析表明,苯甲酸的降解符合假一级动力学模型。根据阿仑尼乌斯公式计算,苯甲酸在真空紫外体系降解的表观活化能约为Eaapp=(32.50±3.05)kJ·mol-1。
　　对真空紫外体系中活性物种对苯甲酸的降解的贡献进行了初步探索。叔丁醇抑制实验表明,苯甲酸在真空紫外体系中的降解主要是由于真空紫外引发的水裂解而产生的羟基自由基引起的氧化过程。通过考察水中溶解氧的影响,基本排除了还原性活性物种水合电子和氢原子对苯甲酸的降解贡献,但详细的作用机理探讨仍需进一步的研究。对苯甲酸在紫外体系中的降解过程的产物进行了定性鉴定和定量分析,结果表明,在苯甲酸降解过程中生成了邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸,进一步证明了体系中羟基自由基的贡献;三者的生成量在苯甲酸降解过程中呈现先增加后减少的趋势,但是生成的总量明显小于预测值。此外,当水中存在溶解氧时,TOC的去除率有明显的提高,说明溶解氧促进了有机污染物的矿化过程。
　　真空紫外体系对于微量的双酚A、邻苯二甲酸二甲酯和硝基苯均有明显的去除效果,且在低温下仍然保持了较高的氧化去除效能。真空紫外高级氧化体系对于实际水体中的微量难降解有机污染物的去除效能明显小于纯水体系,表明水质本底物质有明显的影响,但是其仍然具有较高的去除效率。
　　真空紫外作为一种新型的高级氧化技术,具有去除效率高、应用范围广泛的特点,且在应用过程中不需要添加任何化学药剂,是环境友好和“绿色”的工艺,在水处理尤其是饮用水处理方面具有一定的前景。

目录

真空紫外处理水中难降解微量有机污染物

DEGRADATION OF RECALCITRANT ORGANIC MICROPOLLUTANTS BY VACUUM-ULTRAVIOLET IN WATER

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 水体污染及其危害

1.2 水中难降解有机污染物的治理技术

1.3本课题概述

第2章 实验材料与方法

2.1 化学药剂及材料

2.2实验仪器设备

2.3实验装置与过程

2.4分析检测方法

第3章 真空紫外高级氧化技术的影响因素研究

3.1 引言

3.2真空紫外体系降解苯甲酸的效果及化学反应动力学分析

3.3真空紫外降解苯甲酸的影响因素研究及化学反应动力学分析

3.4 本章小结

第4章 真空紫外体系中降解苯甲酸的主要活性物种及其作用方式

4.1 引言

4.2 真空紫外体系中降解苯甲酸的活性物种研究

4.3 本章小结

第5章 真空紫外体系降解实际水体中几种常见的难降解污染物

5.1 引言

5.2纯水体系中真空紫外体系的除污染效能

5.3 实际水体中真空紫外体系的除污染效能研究

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢