UV光照和UV/H2O2联用法降解三氯卡班的研究
药品及个人护理用品(pharmaceutical and personal care products，PPCPs)在我们的日常生活中使用广泛，在传统的污水处理工艺中有些物质不能得到完全有效的降解，使得这些物质在各种水体中的含量呈现累积性增长。近年来，药品及个人护理用品经常在地表水、地下水中被检测到。研究表明，多种药品及个人护理用品具有生物毒性和生态毒性效应，可以对生物及环境产生一定的影响。所以，研究此类污染物的降解及其机理具有十分重要的意义。对环境水体中含量较低且生化处理不能有效去除的有机污染物来说，紫外光照是一种重要的降解途径。三氯卡班(TCC)是药品及个人护理用品中典型的一种，具有很强的抗菌、消毒、除臭作用，并作为一种广谱杀菌剂被广泛应用于抑菌香皂、抗菌牙膏以及医用消毒等很多领域。本论文主要研究三氯卡班在直接紫外光照射下以及在紫外光照射/H2O2联用技术下的降解，并考察了各种因素对三氯卡班降解过程的影响。最终通过检测三氯卡班的光降解产物，对三氯卡班在紫外光照射下的降解机理进行了初步的探讨。主要研究内容如下: 研究了三氯卡班在紫外光照下的降解动力学及影响因素。三氯卡班在紫外光下的降解非常迅速，而在模拟自然光下降解非常缓慢，其在紫外光照射下的降解符合假一级反应动力学。在一定的光源照射下，三氯卡班的初始浓度影响其降解速率，随着初始浓度的增加，其在紫外光照射下的降解速率先增高又减小。反应溶液初始pH值对TCC在紫外光下的降解影响显著，TCC的光降解速率随着反应溶液初始pH值的增加而增大，在pH值为11.23时的一级反应动力学常数达到pH值为2.76时的2.68倍。投加TiO2对TCC光降解反应的影响来自两方面，一方面TiO2在紫外光照射下产生羟基自由基，促进TCC的降解;另一方面，过多的TiO2造成光散射作用。因此，随着TiO2投加量的增加，TCC的光降解速率先增大，然后逐渐变小。通过在反应液中添加适量的甲醇，我们证明了TCC在紫外光照射下的降解中，羟基自由基(·OH)起了重要的作用。同时，我们考察了多种阴离子对降解过程的影响，发现Cl-、SO42-、NO3-的存在均抑制了TCC在紫外光照射下的降解。 通过超高效液相色谱仪-质谱仪联用(UPLC-MS)对三氯卡班降解过程中的产物进行检测，并结合反应过程中 pH值和Cl-浓度的变化对紫外光照射下三氯卡班的降解机理进行了推测。在整个降解过程中，反应溶液的pH值不断减小，Cl-浓度持续升高。通过对反应中间产物的分析发现，TCC在酸性、中性及碱性条件下的降解速度并不一致，说明TCC在不同的酸碱条件下可能发生不同的反应途径，我们根据中检查物的种类对其反应机理进行了推测。另外，我们对TCC降解过程中溶液的毒性变化进行了检测，发现在试验过程中，反应溶液的毒性整体上呈现出先增大后减小的趋势，说明在降解过程中生成了毒性更大的中间产物。 研究了三氯卡班在UV/H2O2联用条件下的降解动力学和影响因素。研究表明适量的投加H2O2能明显增加TCC的降解，然而过量的H2O2反而会抑制TCC的降解;反应溶液的初始pH值能够影响TCC的光解，且随着pH值的增加，TCC的降解速率呈现先增大后减小的趋势，最佳反应pH值为7;考察了多种阴阳离子对TCC在UV/H2O2联用下降解的影响。阴离子，如Cl-、NO3-、SO42-、CO32-、HCO3-等，存在时均对TCC的降解起抑制作用。阳离子Cu2+、Mg2+、Ca2+和Fe3+的存在也抑制了了TCC的降解;考察了投加腐殖酸的影响，发现低浓度的腐殖酸能促进TCC降解反应的进行，而高浓度的腐殖酸则阻碍反应的进行。
污水处理;三氯卡班;光降解动力学;紫外光照;阴离子;羟基自由基
河南师范大学
硕士
环境科学
刘海津
2015
中文
X703.1
76
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）