Fenton/过硫酸盐降解水中的双酚A和卡马西平的研究

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随着经济的快速发展,工业化程度的提高,我国水资源污染越来越严重,水体中被检测出的有机污染物种类和含量也越来越多,这类物质存在于环境中已严重威胁到人类健康,其中内分泌干扰物、药物和个人护理用品已成为当前环境科学的研究热点。本文选取了持久性难降解有机物双酚A和卡马西平为研究对象,以Fenton/过硫酸盐活化技术对其降解效果和作用机理进行了研究。(1)以双酚A(BPA)为研究对象,考察了Fenton/过硫酸盐体系降解过程的降解机理及Fe2+投加量、H2O2投加量、过硫酸盐投加量、溶液初始pH值、底物浓度等因素对降解双酚A的影响。研究结果表明:(1)Fenton/过硫酸盐体系对BPA有很好的降解效果,降解率可达100%;(2)增加Fe2+的浓度能提高双酚A的降解率,能在30min内完全去除双酚A;(3)增加H2O2的浓度能提高BPA降解效率,但是增加过硫酸盐的投加量对双酚A的降解率表现出先提高后降低的特性,当BPA/S2O82-的比例超过1/2.5后,增加过硫酸盐的投加量将抑制双酚A的降解,这是由于过量的过硫酸盐会吞噬HO·、SO4-·,导致双酚A的降解过程被抑制;(4)BPA的降解率随着溶液初始pH值的升高而降低,但Fenton/过硫酸盐体系在较宽的pH范围内仍有很好的降解效果,碱性条件下50min内双酚A的降解率达到95%;(5)LC-MS分析实验推理了相应的降解路径,反应中多发生加成反应、氢提取反应、β键断裂、共振反应等,生成的中间产物进一步生成小分子物质,甚至可能进一步矿化成CO2和H2O。(2)以卡马西平(CBZ)为研究对象,考察了Fenton/过硫酸盐体系降解过程的Fe2+投加量、H2O2投加量、过硫酸盐投加量、溶液初始pH值、底物浓度等因素影响。研究结果表明:(1)Fe2+的浓度越高,卡马西平的去除率越高,最佳反应组在30min内卡马西平的去除率达到83.8%;(2)增加H2O2的投加量卡马西平的去除率随着增加,30min内卡马西平的最大去除率为62%,但H2O2的投加量达到0.75mmol/L后卡马西平的降解率却没有随着H2O2浓度的增加而明显增加;(3)过硫酸盐的浓度的增加对卡马西平的降解效果呈现先增加后减少的趋势,过高的过硫酸盐浓度抑制了卡马西平的降解过程;(4)随着初始pH值的增加,卡马西平的降解率降低;(5)随着初始卡马西平浓度的增高,卡马西平的去除率降低,但反应结束时卡马西平总的去除量增加。Fenton/过硫酸盐体系对双酚A和卡马西平有良好的降解效果,在降解难降解性有机污染物方面有很好的潜力。
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