（环境科学专业论文）高级氧化技术处理水中难降解有机污染物的研究.pdf

摘要 y1 吣7 帆3 叭4 5 9 7 高级氧化技术是处理难降解有机废水的有效方法，具有极大的开发潜力和良好的应 用前景。本文较为系统地研究了高级氧化技术- - f e n t o n 氧化法处理偶氮染料( 直接湖蓝 1 5 ，d b l 5 ) 废水和p h o t o f e n t o n 氧化法处3 至p p c p s ( 磺胺间甲氧嘧啶钠，s m m s ) 废水的性 能和操作条件，并对其动力学过程和降解效果进行了分析与对比，从而为难降解有机废 水的治理提供了理论依据。研究结果表明： 1 f e n t o n 高级氧化技术能较好的对d b l 5 a 溶液进行了脱色。研究结果表明：溶液的 初始p h ，h 2 0 2 的投加量，h 2 0 2 f e z + 浓度比，h 2 0 2 d b l 5 浓度比以及温度都对脱色效率 和速率有着很大的影响。经过优化，最佳反应条件为：p h = 4 0 ，【h 2 0 2 】- 2 8 x 1 0 - 3m o l l ， h 2 0 2 f e 2 + = 1 0 0 ：1 ，【h 2 0 2 d b l 5 】- 6 0 ：1 ，温度为3 0 。c 。在最佳条件下，4 7 1 0 - 5m o f l 的d b l 5 水溶液在5 0 分钟内颜色就能完全去除。反应符合一级动力学，速率常数k 为0 1 6 9 4 m i n - 1 。温度从2 0 。c 到4 0 。c 变化时，对提高脱色效率有着积极影响。本研究结果可为 处理直接湖蓝l5 废水提供基础数据和参考。 2 比较分析了f t o n 和p h o t o f e n t o n 高级氧化技术应用于对s m m s 溶液的降解特性， 两种体系都可以有效的对s m m s 水溶液降解。重点研究了起始p h ， f e 2 + ，【h 2 0 2 】和温度 对降解效率的影响，另外进一步研究了这两种氧化体对s m m s 的矿化程度( 以t o c 和 c o d 去除率作为参数指标) 。研究表明p h o t o f e n t o n 高级氧化技术整体上优于f e n t o n 氧化 技术( 在降解效率和t o c 去除率上) 。f e n t o n 氧化体系符合假二级动力学模型，而 p h o t o f e n t o n 高级氧化技术更符合于假一级动力学模型。本研究结果，可以为含有s m m s 的污废水提供基础数据和参考。然而，在f e n t o n 和p h o t o f e n t o n 氧化的过程中，是否产生 毒性更强的物质，还需要用进一步检测其中间产物的成分与含量，从而确定其降解途径。 关键词：高级氧化技术；染料废水；p p c p s ；f e n t o n ；p h o t o f e n t o n ；直接湖蓝1 5 ；磺胺 间甲氧嘧啶钠 a b s t r a c t i ti saw o r l d w i d ep r o b l e mt od e g r a d er e f r a c t o r yo r g a n i cw a s t e w a t e rd u et oi t sc o m p l i c a t e di n g r e d i e n t s ， u n s t a b l ew a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t y p r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e r , o n eo fr e f r a c t o r yo r g a n i cw a s t e w a t e r , h a sh i i g hc o da n dl o wb i o d e g r a d a b i l i t y t h ea d v a n t a g e so fc o n v e n t i o n a lt r e a t m e n ts u c h 够a d s o r p t i o n ， s u s p e n s i o n ，f i l t r a t i o na n dc o a g u l a t i o na r es i m p l ed e v i c e s ，e a s yo p e r a t i o na n dm a t u r i t yp r o c e s s e s t h e c o n v e n t i o n a lt r e a t m e n t su s u a l l yt r a n s f e rt h eo r g a n i cf r o ml i q u i dt os o l i do rg a s ，w h i c hc a u s e ds e c o n d p o l l u t i o na n dd e p o s i t i o no fw a s t em a t e r i a lw i t h o u tr e m o v i n go r g a n i cp o l l u t i o na n dc h e m i c a lm e d i c a m e n t h o w e v e rb i o d e g r a d a t i o n ，w h i c hh a sb e e ni n v e s t i g a t e db ym a n yc o u n t r i e s ，c a n te f f e c t i v e l yd e g r a d et h e p o l l u t i o nw i t hh i i g hc o de s p e c i a l l yt o x i cr e f r a c t o r yo r g a n i cp o l l u t i o n ，a n dt h ep r a c t i c a la n de f f e c t i v e b i o d e g r a d a t i o nh a sn o tb o o na p p r o v e du n t i ln o w f u r t h e r m o r e , t h ed i s c h a r g eo fp p c p sh a sc a u s e dg r e a t a t t e n t i o nr e c e n t l y , a l t h o u g ht h ed o s a g eo fp p c p si sl o wi ne n v i r o n m e n t ，t h eq u a n t i t yi n c r e a s eq u i c k l y b e c a u s eo fi t sf r e q u e n tu s i n g n o w a d a y sw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t啪tr e m o v et h e s ep o l l u t i o n s e f f e c t i v e l yw o r l d w i d e ，w h i c hl e a dt ow a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n tb e c o m i n gt h em a i n $ o u r c eo fp p c p s a d v a n c e do x i d a t i o np r o c e s s e sa r ea ne f f e c t i v em e t h o dt od e c o m p o s er e f r a c t o r yo r g a n i cw a s t e w a t e r , w h i c h h a sa p r o m i s i n gd e v e l o p i n gp o t e n t i a l a n dg o o d a p p l i c a t i o np r o s p e c t t h es t u d yi n v e s t i g a t e d t h e p e r f o r m a n c e ，o p e r a t i o n a lc o n d i t i o n sa n dk i n e t i cp a r a m e t e r so fd e g r a d i n gd b 15a n ds m m sb yf e n t o n o x i d a t i o np r o c e s sa n dp h o t o f e n t o no x i d a t i o np r o c e s s ，f i n a l l yt h er e s u l t so ft w om e t h o d sw e r ec o m p a r e d t h ep a p e rc a np r o v i d et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rt h et r e a t m e n to fp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e ra n d p p c p sw a s t e w a t e r t h er e s u l t s i n d i c a t et h a t ： i nt h i sp a p e r , t h ea p p l i c a t i o no ff e n t o no x i d a t i o np r o c e s sf o rt h ed e c o l o r i z a t i o no fa na z od y ed i r e c t b l u e15 ( d b15 ) i na q u e o u ss o l u t i o nw a si n v e s t i g a t e d t h ee f f e c to fi n i t i a lp h ，d o s a g eo fh 2 0 2 ， 【h 2 0 2 f e 2 + 】a n dh 2 0 2 d y er a t i o sa n dt h er e a c t i o nt e m p e r a t u r eo nt h ed e c o l o r i z a t i o ne f f i c i e n c ya n d k i n e t i c o ft h ed b15w e r es t u d i e d ，t h eo p e r a t i n gp a r a m e t e r sw e r ep r e f e r r e db yc h a n g i n go n ef a c t o ra to n et i m e w h i l et h eo t h e rp a r a m e t e r sw e r ek e p tc o n s t a n t t h eo p t i m a lc o n d i t i o n sf o rt h ed e c o l o r i z a t i o no fd b 15w e r e d e t e r m i n e da sp h = 4 0 ，【h 2 0 2 】- 2 8 10 3m o l l ， h 2 0 2 f e 2 + 】r a t i o = 10 0 ：1 ，h 2 0 2 d y er a t i o26 0 ：1a n d t e m p e r a t u r e = 3 0 。c u n d e rt h eo p t i m a lc o n d i t i o n s 4 7 x10 5m o l lo ft h ed bi5a q u e o u ss o l u t i o nc a i lb e i i l c o m p l e t e l yd e c o l o r i z e db yf e n t o no x i d a t i o nw i t h i n5 0 - r a i nr e a c t i o nt i m ea n dt h e d e c o l o r i z a t i o nk i n e t i cr a t e c o n s t a n tkw a sd e t e r m i n e da s0 1 6 9 4m i n - i a d d i t i o n a l l yi n c r e a s i n gt h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ef r o m2 0t o4 0 。cs h o w e dap o s i t i v ee f f e c to nt h ed e c o l o r i z a t i o ne f f i c i e n c yo fd b15 t h ep r e s e n ts t u d yc a np r o v i d e g u i d a n c et o r e l a t i o n a li n d u s t r yo p e r a t o r sa n dp l a n n e r st oe f f e c t i v e l yt r e a tt h ed b15c o n t a m i n a t e d w a s t e w a t e rb yf e n t o no x i d a t i o np r o c e s s i nt h i ss t u d y , d e g r a d a t i o no fs u l f a m o n o m e t h o x i n es o d i u m ( s m m s ) i na q u e o u ss o l u t i o nb yu s i n gf e n t o na n dp h o t o f e n t o no x i d a t i o np r o c e s s e sw a si n v e s t i g a t e da n dc o m p a r e d i i la d d i t i o n ，i m p o r t a n to p e r a t i n gp a r a m e t e r si n c l u d ep r i ，t e m p e r a t u r e ，c o n c e n t r a t i o n so fh 2 0 2 ，f e 2 + a n d s m m sw h i c hw o r es t u d i e di nd e t a i l t h er e s u l t ss h o w e dt h a tas u i t a b l ed e g r a d a t i o nc o n d i t i o ni nf e n t o n p r 0 c e s sw a ss e l e c t e da s ： s m m s = 4 5 3m g l ，p h = 4 0 ，i n 2 0 2 】= 0 4 9m m o l l , 【f e 2 + 】= 1 9 51i x m o f l a n dt = 2 5 t h eh i g h e s td e g r a d a t i o ne f f i c i e n e i e sw e r e8 7 4 a n d9 8 5 f o rf e n t o na n dp h o t o f e n t o n p r o c e s s e s ，r e s p e c t i v e l y b a s e do nt h ea b o v ed a t a ，t h ek i n e t i c sw a sa l s os t u d i e d i tw a so b s e r v e dt h a tf e n t o n p r o c e s sc o u l db ed e s c r i b e db ys e c o n d - o r d e rk i n e t i c s w h i l ep h o t o - f e n t o np r o c e s sf o l l o w e df a s t - o r d e r k i n e t i c s a n df o rp h o t o f e n t o np r o c e s st h ea p p a r e n ta c t i v a t i o ne n e r g yew a sd e t e r m i n e dt ob e2 3 9 5k j m o l - 1 t h ed e g r a d a t i o no fs m m si np h o t o f e n t o np r o c e s sw a sf a s t e rt h a nf e n t o np r o c e s s ，b u tt h et w o 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目 录v 第一章绪论。1 1 1 概述1 1 2 染料废水的产生和分类、水质特征及研究现状2 1 2 1 染料废水的产生和分类2 1 2 2 染料废水的水质特征3 1 2 3 染料废水的研究现状3 1 3p p c p s 废水的产生和类别、水质特征及研究现状5 1 3 1p p c p s 废水产生和类别：5 1 3 2p p c p s 废水的水质特征及去除特性6 1 3 3p p c p s 废水的研究现状7 1 4f e n t o n 类高级氧化技术在污废水处理中的应用1 0 1 4 1 高级氧化技术概述1o 1 4 2f e n t o n 法及f e n t o n 类高级氧化技术处理难降解有机废水研究现状1 2 1 5 本课题的研究目的和意义1 5 第二章实验内容与研究方法1 7 2 1 实验内容17 2 1 1f e n t o n 氧化法降解偶氮染料d b l 5 的研究1 7 2 1 2f e n t o n 和p h o t o f e n t o n 氧化法降解s m m s 的研究1 7 2 2 研究方法17 2 2 1 反应步骤17 2 2 2 分析方法18 2 3 实验仪器与试剂1 9 v 2 3 1 实验仪器1 9 2 3 2 实验试剂2 0 第三章f e n t o n 氧化法对直接湖蓝15 的降解研究2 1 3 1 前言2 1 3 2 实验部分。2 2 3 2 1 实验方法2 2 3 2 2 分析方法2 2 3 3 结果与讨论2 2 3 3 1 动力学研究：2 2 3 3 2p h 的影响2 5 3 3 3h 2 0 2 投加量的影响2 6 3 3 4h 2 0 2 f e 2 + 浓度比的影响2 7 3 3 5h 2 0 2 d y e 浓度比的影响2 8 3 3 6 温度的影响2 9 3 4 小结2 9 第四章f e n t o n 和p h o t o f e n t o n 氧化法对磺胺间甲氧嘧啶钠的比较降解研究3 1 4 1 前言3 l 4 2 实验部分3 2 4 2 1 实验步骤3 2 4 2 2 分析方法3 2 4 3 结果与讨论3 3 4 3 1p h 的影响3 3 4 3 2 双氧水的投加量的影响3 4 4 3 3f e 2 + 投加量的影响3 4 4 3 4s m m s 浓度的影响：3 7 4 3 5 温度的影响3 8 4 3 6 动力学研究3 9 4 3 7 矿化度研究4 3 4 4 小结4 4 v i 第五章结论与展望4 5 5 1 结论4 5 5 2 主要创新点4 6 5 3 展望4 6 参考文献4 7 致谢5 5 攻读硕士学位期间的科研成果5 7 独创性声明5 9 v l i 第一章绪论 1 1 概述 第一章绪论 水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生 物体最重要的组成部分。水在地球上所有生命的起源和进化过程中起到极其重要的作 用，也决定着人类的生存和发展。人类很早就认识到水是地球的动脉，水是生命的源泉。 但是我们往往忽视了她的价值，也许只有当水井干了，人们才知道水的资源价值和环境 价值。 从当前和未来经济社会的发展看，我国水资源形势不容乐观，全国水资源总量并不 丰富，为2 8 万亿立方米，居世界第六位；但人均占有量更低，人均水资源占有量仅为 2 3 0 0m 3 ，仅为世界平均水平的1 4 ，在世界银行连续统计的1 5 3 个国家中居第8 8 位。 已经成为实现新世纪发展战略目标的重要制约因素【i 】。随着工业、农业的迅速发展和社 会的进步，人们对生活质量的要求也越来越高，但同时，这些工农业排放的废物其 中之一是大量的未经处理或是处理了但尚未达标的废水通过各种途径进入水环境，使得 水污染问题日趋严重，并成了世界性的头号环境治理难题，不单给人们感官上造成伤害， 还严重影响着人类的健康。因此治理水污染，已经在全世界引起了广泛的关注。水污染 源包括三大部分：工业污染、农业面源污染以及城市生活废水污染。 印染、医药、冶金、矿业、食品、焦化、皮革、化纤、电影洗片、石油、造纸等行 业排放的废水中常含有大量的挥发酚、酚类物、总氰化合物、睛类化合物、硫化物、甲 醛、硝基苯类、苯胺类、苯系物、卤代烃类等“优先控制污染物”【2 】。这类废水普遍具 有水质复杂复杂、水量大、有机物含量高、毒性大、可生化性差的特点，同时该类废水 往往具有“三致”作用，属于难生物降解有机废水，是严重污染水体生态环境和危害人 体健康的重大污染源。目前，我国对污( 废) 水的处理方法常采用传统的处理方式，即 物化法、化学法和生化法及其组合的方法。 污水的化学处理时利用化学反应的作用以去除水中杂质。它的去处对象主要是污水 中的无机的或是有机的( 难于生物降解的) 溶解性物质或交替物质。污水也可以以利用 物理化学的原理和化工单元操作以去除水中的杂质。它的处理对象与化学处理相似，尤 其适用于杂质浓度很高的污水( 通常用作物质的回收利用) 或是杂质浓度很低的污水( 通 高级氧化技术处理水中难降解有机污染物的研究 常用作污水的深度处理) 。对于污水中易于生物降解的有机溶解物质或胶体物质，尤其 是水量很大时，一般都采用生物处理的方法【3 1 。化学法包括：中和法、化学混凝法、化 学沉淀法、氧化还原法。物理化学方法包括：吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法。 但由于这类废水特殊的性质，这些常规处理工艺往往不能彻底消解去除这类污染 物，或很难达到满意的处理效果，达不到国家排放要求或是达到国家排放要求，但是对 特定污染物没有去除效果或是效果很低。因此，难降解工业有机废水处理的研究一直是 近年来国内外水处理工作中的一个难点和研究热点，开发新型、经济高效的难降解有机 废水处理工艺将对于保护水环境和人类健康具有重要意义。 19 8 7 年，g a z e 等人提出了高级氧化技术( a d v a n c e do x i d a t i o np r o c e s s e s ，a o p s ) 是近年 来新兴的水处理工艺，a o p s 是利用一些强氧化剂在催化剂或是光照( 包括紫外光) 等 的催化总用下生成高活性的羟基自由基团( o h ) 氧化分解水体中的有机污染物质，o h 具有很强的氧化能力( o h + h + + e - 一h 2 0 ，e o = 2 8 0v ) ，且无选择性，它与有机物 发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加h o 的链式反应，或者通过生成有机 过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物c 0 2 和h 2 0 ，从而达到 氧化分解有机物的目的。由于a o p s 较传统的污水处理工艺有很多的优点( 在1 4 中详 述) ，是一项极具开发应用前景的水污染控制新技术，已经成为国际上水处理行业的热 点研究课题之一。 现阶段，典型的a o p s 工艺主要包括h 2 0 2 f e 2 + ( f e n t o n 试剂) ，u v i - 1 2 0 2 ，0 3 h 2 0 2 ， 0 3 舢v 光催化氧化、电化学氧化、湿式氧化技术等。本课题将重点介绍f e n t o n 氧化技 术和光f e m o n 氧化技术，着重探讨这两种高级氧化技术的反应机理，并对它们在处理难 降解有机废水中研究、应用现状进行详细地综述。 1 2 染料废水的产生和分类、水质特征及研究现状 1 2 1 染料废水的产生和分类 染料是能使纤维和其他材料着色的物质，分天然和合成两大类。18 5 6 年p e r k i n 发明第一个合成染料一马尾紫，使有机化学分出了一门新学科一染料化学。2 0 世纪 5 0 年代，p a t t e e 和s t e p h e n 发现含二氯均三嗪基团的染料在碱性条件下与纤维上的 羟基发生键合，标志着染料使纤维着色从物理过程发展到化学过程，开创了活性 染料的合成应用时期【4 1 。 2 第一章绪论 目前染料在人们的日常生活中扮演了非常重要的角色，染料已不只限于纺织 物的染色和印花，它在油漆、塑料、印刷、皮革、光电通讯、食品等许多部门得以 广泛应用。然而世界各国生产的各类染料已有七千多种，常用的也有两千多种。 由于染料的结构、类型、性质不同，必须根据染色产品的要求对染料选行选择， 以确定相应的染色工艺条件。按照染料的性质和应用方法，可将染料分为以下几 类：( 1 ) 直接染料；( 2 ) 不溶性偶氮染料；( 3 ) 活性染料，又称反应性染料；( 4 ) 还原染 料：( 5 ) 可溶性还原染料；( 6 ) 硫化染料；( 7 ) 硫化还原染料：( 8 ) 酞菁染料；( 9 ) 氧化染 料；( 1 0 ) 缩聚染料；( 1 1 ) 分散染料；( 1 2 ) 酸性染料；( 1 4 ) 酸性媒介及酸性含媒染料；( 1 4 ) 碱性及阳离子染料。 在这众多染料类型中，它们大部分都是偶氮类染料。偶氮染料是其结构中含有 一个或几个偶氮集团( _ n 司卜) ) 的芳香类有机化合物。事实上，偶氮染料是目前应 用最广，数量最多的一种合成染料。本文即拟研究降解一种直接类偶氮染料。 1 2 2 染料废水的水质特征 由染料废水的的产生于组成可以得知，染料废水有以下特征： ( 1 ) 废水量大。染料行业是工业废水排放大户，据不完全统计，全国染料废水每天 排放量为3 x 1 0 5 - - - , 4 x 1 0 6m 3 ，全国染料厂每年排放废水约6 5 1 0 8t ，占整个纺织工业废水 排放量的8 0 。 ( 2 ) 水质复杂、多变。染料过程中的各个步骤( 包括预处理、漂炼、染色、退浆和 整理) 都会产生不同的污染物，这些污染物可能是：残余染料、染浆、助染剂、纤维、 助凝剂、表面活性剂及各种无机盐，还包括一些苯胺、硝基苯等。因为染料废水水质复 杂，各个工艺单元又不尽相同，必然会造成水质的不稳。 ( 3 ) 有机物含量高，可生化性差。c o d 为8 0 0 - - - 1 2 0 0 m g l ，b o d c o d = 0 2 5 - 0 4 。 ( 4 ) 碱性大。p h 在1 0 1 3 左右。 ( 5 ) 色度高。染料废水色度一般在2 0 0 - - - - 8 0 0 倍，有的可达几千倍。 1 2 3 染料废水的研究现状 对染料废水的处理主要是其c o d 和色度。处理方法方法一般为：物化处理( 吸附法 和混凝法) 和生物处理( 好氧法和厌氧法) 。吸附法和混凝法都能比较有效地去除较低 浓度的染料废水，但是吸附法不能去除水中胶体疏水性染料，且再生费用高，而混凝法 高级氧化技术处理水中难降解有机污染物的研究 生成大量的泥渣且脱水困难，这就限制了该种方法的广泛应用【5 】。好氧法虽然对b o d 的 去除率较高，操作也简便，但抗毒性差，而且色度去除率也不高，剩余污泥量还大；厌 氧法运行负荷高，可分解大分子有机物，色度的去除率较高，但反应条件苛刻，技术复 杂，出水c o d 偏高，处理成本较高【6 】。刘诗燕等人【7 】利用f e n t o n 法处i 里c o d 为1 5 2 m g l 色度为1 0 0 0 倍的浓度为2 0 m l 的鲜红染料废水水样，在反应温度为5 0 。c ，反应时间为2 0 分，双氧水( 3 0 ) 与硫酸亚铁用量之比为1 ：3 1 ，p h 为4 5 是能取得最佳的降解效率， 色度去除率为9 6 7 ，c o d 去除率为8 6 5 。陈意民等人【8 】研究了以铝作阳极利用脉冲电 絮凝技术处理直接大红4 b s 染料废水。通过对脉冲电源脉冲占空比、脉冲频率、电流密 度、电解时间和废水浓度等这些影响废水色度和c o d 去除率因素的探讨，表明不同的电 絮凝方式( 直流电絮凝、单脉冲絮凝和双脉冲电絮凝) 的c o d 能降解去除率在 5 9 8 9 9 3 1 9 之间，且单脉冲电絮凝的综合效应最好。胡俊生等人【9 】利用臭氧高级氧化 技术处理某一已经生化处理的二沉池出口废水，其c o d 为2 8 6 m g l ，色度为1 0 0 倍。经过 臭氧氧化3 0 分钟，c o d 和色度的去除率分别可以达到4 2 3 和9 4 o ，若加中m n o g a c 催化剂，贝i j c o d 去除率可提高到5 9 5 ，而色度去除率却变为9 2 2 。孙剑辉等人【1 0 】利 用掺杂负载型纳米二氧化钛降解橙黄g ，结果表明：利用掺杂s n ( i v ) 的t i 0 2 a c 的光催化 剂，在进水浓度5 0m g l ，催化剂的用量1 2 5 m g l ，p h 值2 0 ，双氧水1 5 m l l 。主波长 为3 6 5n l n 的3 0 0w 高压汞灯光照条件下，反应6 0 分钟，橙黄g 的光催化去除率可达 9 9 1 。b a l i 等人【1 1 】利用u v ，u v h 2 0 2 和u v h 2 0 2 f d + 比较分析其对活性黑5 、直接黄1 2 和直接红2 8 的降解特性，在6 0 分钟的反应时间内，活性黑5 和直接黄1 2 几乎完全被 u v i - 1 2 0 2 工艺讲解完全，而直接红2 8 只有4 0 ，在1 2 0 分后只有7 0 被降解。而矿化度( 以 t o c 为参数) 相应的分别为5 0 、5 5 和7 1 2 。在加了亚铁离子后形成u v h 2 0 2 f e z + 体系，其催化效率得到极大提高，对活性黑5 、直接黄1 2 和直接红2 8 的颜色去除率分别 为9 8 、8 8 和8 5 ，而反应时间仅仅5 分钟；相应的矿化度为9 8 ( 4 5 分) 、1 0 0 ( 6 0 分) 、 和9 8 ( 9 0 分) 。研究同样发现过高的双氧水量或亚铁量都对去除率有反面影响。s u n 等人 【1 2 】利用f e n t o n 高级氧化技术降解橙黄g ，实验结果表明在最佳条件t ( p h 为4 0 ，双氧水 浓度0 0 1 m o l l ，h 2 0 2 与f d 十的摩尔比为2 8 6 ：1 ，反应时间6 0 分) ，橙黄g 的颜色去除率为 9 4 6 。降解符合二级动力学规律，表面活化能为3 4 8 4 k j l 。m o d i r s h a h l a 等人【1 3 】利用 f e n t o n 和p h o t o f e n t o n 高级氧化技术研究矿化并去除酸性黄2 3 的颜色，降解速率受p h 、 染料、双氧水和亚铁离子的初始浓度以及紫外光强度的影响较大。实验在p h 为3 的情况 4 第一章绪论 下取得最好效果，p h o t o f e n t o n 仁l 单独f e n t o n 技术取得较高的氧化速率，p h o t o f e n t o n 能 在6 0 分内对c o d 去除9 4 3 。 1 3p p c p s 废水的产生和类别、水质特征及研究现状 1 3 1p p c p s 废水产生和类别 过去的3 0 中，我国对水环境中有毒污染物的研究主要集中在有毒有机污染物、重 金属和微生物指标等我国环境法规中明确规定的项目上，而一些微量污染并没有得到足 够的重视。药物与个人护理用品( p h a r m a c e u t i c a l sa n dp e r s o n a lc a r ep r o d u c t s ，p p c p s ) 就 是这样一类污染，p p c p s 是几千种化学物品的总称，是包括各种处方药和非处方药( 如 抗生素、类固醇、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药等) ，肥皂、香波、牙膏、 香水、护肤品、防晒霜、发胶、染发剂等在内的一系列化学物质的统称【1 5 1 。因此p p c p s 是人们日常生活中不可或缺的一部分，在保障人类健康方面起了重要作用，但是同时它 们也潜在的污染着环境( 特别是水环境) 。由于各种医药品在使用过程中并未能被人体 或动物完全吸收，很大一部分比例是以原药和代谢产物的形式经由病人与动物的粪尿排 出体外；大量的个人护理品会在人们的日常洗涤和沐浴过程中进入城市污水系统，使污 水处理厂成为p p c p s 的最重要来源。废水中常见p p c p s 类别如表一1 。 表卜1 污废7 k 中已检测出的p p c p s 5 挥 一磐：- ， 高级塑垡壁查竺堡查史壅堕堡查塑望塑塑塑型! 壅 一一一 c a s 名称英文名称 分子式 编号 荚别或用送 二苯甲酮 b e n z o p h e n o n e 。3 c 1 3 h l o o 1 1 9 6 l 。9 防呐霜 4 甲基苯亚甲基樟4 - m e t h y l b e n z y l i d e n c c i 8 h 2 2 03 6 8 6 1 - 4 7 - 9 防晒霜，有机 脑 e c a m p h o r 原料 乙基己基甲氧基肉e t h y l h e x y l m e t h o x y c 1 8 h 2 6 0 3 5 4 6 6 - 7 7 - 3 防晒霜 桂酸 c i n n a m a t e 氰双苯丙烯酸辛酯 o c t o c r y l e n ec 2 4 h 2 7 n 0 2 6 1 9 7 - 3 0 4 防晒霜 磺胺甲恶唑 s u l f a m e t h o x a z o l e c i o h il n 3 0 3 s 7 2 3 - 4 6 - 6 抗菌 三甲氧苄二氨嘧啶t r i m e t h o p r i m c 1 4 h 1 8 n 4 0 3 7 3 8 - 7 0 - 5 抗菌 诺氟沙星 n o r f l o x a c i n c 1 6 h i 9 0 3 n 3 f7 0 4 5 8 - 9 6 - 7 抗菌 氧氟沙星 o f l o x a c i n c 1 8 h 2 0 f n 3 0 48 3 3 8 0 - 4 7 - 6 抗菌 红霉素 e r y t h r o m y c i n h 2 0 c 3 7 h 6 7 n o l 3 114 0 7 - 8 抗菌 青霉素gp e n i c i l l i ng c 1 6 h i s n 2 0 4 s 6 1 - 3 3 6 抗茵 头孢氨苄c e p h a l e x i n c 1 6 h i t n 3 0 4 s h 2 01 5 6 8 6 7 1 - 2 抗菌 头孢噻肟 c e f o t a x i mc 1 6 h t 6 n s n a 0 7 s 26 3 5 2 7 - 5 2 - 6 抗菌 四环素t e t r a r a c y c l i n e c 2 2 h 2 4 n 2 0 8 6 0 5 4 - 8 抗菌 甲基红霉素 c l a r i t h r o m y c i n c 3 s h 6 9 n 0 1 3 8 11 0 3 11 - 9 抗菌 甲硝哒唑 m e t r o n i d a z o l e c 6 h 9 n 3 0 3 4 4 3 - 4 8 - l 抗菌 双氯酚d i c l o f e n a e c 1 3 h i o c l 2 0 2 9 7 - 2 3 4 镇痛药 布洛芬l b u p r o f e n c 1 3 h 1 8 0 2 15 6 8 7 - 2 7 - l消炎止痛药 萘啶酸 n a l i d i x i ca c i d c 1 2 h 1 2 n 2 0 3 3 8 9 - 0 8 - 2 杀菌消炎 阿替洛尔 a t e n o l o lc 1 4 h 2 2 n 2 0 3 2 9 1 2 2 - 6 6 - 7 p 一受体阻断 剂 美托洛尔 m e t o p r o l o l c i s h 2 5 n 0 33 7 3 5 0 - 5 8 6 降血压、心绞 痛 氯钡酸 c l o f i b i ca c i dc 1 2 h 1 5 c 1 0 3降血脂 咖啡因 c a f f e i n e c s h l o n 4 0 2 5 8 - 0 8 _ 2 兴奋剂 卡巴咪嗪 c a r b a m a z e p i n e c l s h l 2 n 2 0 2 9 8 _ 4 6 4 抗癫痫类 1 3 2p p o p s 废水的水质特征及去除特性 p p c p s 进入环境时的浓度都很低( 大多为n g l 一1 ) ，并不会对环境和人体造成快速、 直接的毒性作用，然而，其分布广泛、成分复杂多样，长期低剂量暴露会产生一种“假 持续，现象，对人类健康及生态环境会造成不同程度的危害。研究现已表明广泛使用的 6 。j 菇蠲矽。 第章绪论 抗生素药剂以及香皂、牙膏中的抗菌剂等物质能够对水体中的微生物群落产生重大影 响，进而影响其它水生生物群落。同时激素类药物也是p p c p s 的重要来源之一，部分激 素类药物( 如避孕药和促长剂等) 以及某些化妆品中含有的亲脂性防紫