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原水和和饮用水中内分泌干扰物(EDCs)对人体健康和水质安全构成巨大威胁。本文在建立多种内分泌干扰物有效富集和HPLC分析方法的基础上,首次开展了微污染黄浦江原水和饮用水处理过程中邻苯二甲酸酯类、烷基酚类和农药类内分泌干扰物调查,系统进行典型内分泌干扰物双酚A(BPA)和邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的活性炭吸附和高级氧化去除试验、考察了饮用水常规和深度处理工艺对内分泌干扰物的去除特性等。论文详细研究了颗粒活性炭吸附和UV-H2O2-O3及其联合高级氧化内分泌干扰物BPA和DMP的动力学特征、吸附和氧化机理、降解途径等,并首次建立了相应的动态模拟模型。
本文的主要结论是:1.建立了原水和饮用水中内分泌干扰物邻苯二甲酸酯类、烷基酚类和农药类的HPLC检测和固相萃取方法,其去离子水和原水加标回收率均大于70%,可准确定量水中EDCs含量。
2.黄浦江原水受工农业生产排放的污废水污染较为严重,内分泌干扰物污染问题较为突出。现有原水和出厂水中均可检出浓度较高的邻苯二甲酸酯类和烷基酚等内分泌干扰物。
3.颗粒活性炭对BPA有很高的吸附容量,采用不同吸附等温线模型拟合实验结果,按相关系数的大小顺序为:Langmuir>Freundlich>Fritz-Schlunder>Redlich-Peterson;拟二级动力学模型可以很好的描述颗粒活性炭对BPA的吸附过程。
4.单独的H2O2和UV光辐射不能有效氧化BPA,单独O3氧化对饮用水中内分泌干扰物双酚A具有一定的去除效果,但在氧化同时生成了在UV254上易于吸收的产物;UV-H2O2联用工艺可有效去除饮用水中BPA,其降解过程符合拟一级反应方程,同时建立的动态模拟模型较好模拟BPA的降解过程;UV-H2O2联用工艺降解BPA过程中,波长240~300nm区间范围内的紫外吸收值,随降解时间的延长而上升,并产生多种极性更强的降解中间产物。
5.UV光辐照的引入可有效提高O3氧化DMP的去除效果,同时降解过程也符合拟一级反应动力学规律,降解效果主要受UV光强和O3投加量影响;臭氧氧化DMP过程中,将产生新的极性更强的中间产物,而水中腐殖酸对羟基自由基的产生具有促进和抑制作用,从而影响UV/O3工艺效果。
6.单独UV光照射和H2O2对DMP基本没有去除效果,而UV-H2O2联用工艺对饮用水中DMP具有良好的去除效果,降解过程也符合拟一级反应动力学方程,并且反应速率常数k受UV光强、H2O2投加量、DMP的起始浓度、pH值和溶液本底TOC值的影响;论文建立的动态模拟仿真模型与实测值非常吻合,可方便应用于试验预测和指导;详细地阐明了DMP的降解途径,同时羟基自由基降解DMP主要为α或β炭位的氧化,而不是直接攻击苯环。
7.几种高级氧化工艺对DMP去除能力的顺序为:UV<O3<UV-O3<UV-H2O2<UV-H2O2-O3。
8.饮用水常规处理中试工艺对BPA和DMP的去除效果有限,经过混凝、沉淀和砂滤后BPA和DMP的去除率分别只有26%和13%;深度处理中BPA主要由臭氧氧化去除,而DMP的去除主要为生物降解作用。